|
Новый телескоп НАСА покажет рассвет космоса
|
|
|
|
Сегодня огромные пространства космоса видны как на ладони, но так было не всегда. В период своего зарождения Вселенная была покрыта "туманом", который делал ее непрозрачной, скрывая первые звезды и галактики. Будущий космический телескоп НАСА "Нэнси Грейс Роман" позволит исследовать последующий переход Вселенной к тому великолепному звездному ландшафту, который мы видим сегодня, - эре, известной как космический рассвет.
|
|
|
|
"За это время изменилось нечто очень фундаментальное в природе Вселенной", - сказала Мишель Таллер, астрофизик из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. "Благодаря широкому и четкому инфракрасному обзору Roman мы, наконец, можем выяснить, что произошло во время критического космического поворота".
|
|
Свет погас, свет зажегся
|
|
|
|
Вскоре после своего рождения космос превратился в бурлящее море частиц и излучения. По мере расширения и охлаждения Вселенной положительно заряженные протоны смогли захватывать отрицательно заряженные электроны, образуя нейтральные атомы (в основном водород и немного гелия). Это была отличная новость для звезд и галактик, в которые в конечном счете превратятся атомы, но плохая новость для света!
|
|
|
|
Вероятно, потребовалось много времени, чтобы газообразные водород и гелий объединились в звезды, которые затем, притянувшись друг к другу, образовали первые галактики. Но даже когда звезды начали светить, их свет не мог распространиться очень далеко, прежде чем попасть в нейтральные атомы и быть поглощенным ими. Этот период, известный как космические темные века, продолжался примерно от 380 000 до 200 миллионов лет после большого взрыва.
|
|
|
Затем туман постепенно рассеялся, поскольку в течение следующих нескольких сотен миллионов лет распадалось все больше и больше нейтральных атомов: период, называемый космическим рассветом.
|
|
|
|
"Нам очень интересно, как происходил этот процесс", - сказал Аарон Янг, научный сотрудник Института космических телескопов в Балтиморе, который помогает Роману планировать ранние наблюдения Вселенной. "Большой и четкий снимок глубокого космоса, сделанный Романом, поможет нам взвесить различные объяснения".
|
|
|
|
Главные подозреваемые
|
|
|
|
Возможно, что ранние галактики в значительной степени виноваты в том, что излучение с высокой энергией разрушало нейтральные атомы. Первые черные дыры, возможно, тоже сыграли свою роль. Роман постарается изучить обоих возможных виновников.
|
|
|
|
"Роман преуспеет в поиске строительных блоков космических структур, таких как скопления галактик, которые позже сформируются", - сказал Такахиро Моришита, младший научный сотрудник Калифорнийского технологического института /IPAC в Пасадене, Калифорния, который изучал космическую зарю. "Это позволит быстро определить наиболее плотные области, где рассеивается больше "тумана", что делает Roman ключевой миссией для изучения ранней эволюции галактик и космического рассвета".
|
|
|
|
Самые ранние звезды, вероятно, разительно отличались от современных. Когда гравитация начала притягивать вещество, Вселенная была очень плотной. Звезды, вероятно, были в сотни или тысячи раз массивнее Солнца и испускали много высокоэнергетического излучения. Гравитация сгрудила молодые звезды, образовав галактики, и их кумулятивный взрыв, возможно, снова отделил электроны от протонов в пузырьках пространства вокруг них.
|
|
|
|
"Это можно было бы назвать вечеринкой в честь зарождения Вселенной", - сказал Таллер. "Мы никогда не видели рождение самых первых звезд и галактик, но это, должно быть, было захватывающе!"
|
|
|
|
Но эти звезды-тяжеловесы жили недолго. Ученые полагают, что они быстро разрушились, оставив после себя черные дыры - объекты с такой огромной гравитацией, что даже свет не может вырваться из их тисков. Поскольку молодая Вселенная была также меньше из-за того, что она расширялась не очень долго, полчища этих черных дыр могли слиться и образовать еще более крупные - в миллионы или даже миллиарды раз превышающие массу Солнца.
|
|
|
|
Сверхмассивные черные дыры, возможно, помогли рассеять водородный туман, который пронизывал раннюю Вселенную. Горячий материал, циркулирующий вокруг черных дыр в ярких центрах активных галактик, называемых квазарами, перед падением в них, может создавать экстремальные температуры и испускать огромные, яркие струи интенсивного излучения. Струи могут простираться на сотни тысяч световых лет, вырывая электроны из любого атома на своем пути.
|
|
|
|
Космический телескоп НАСА имени Джеймса Уэбба также исследует космическую зарю, используя свой более узкий, но более глубокий обзор для изучения ранней Вселенной. Сопоставив наблюдения Уэбба с наблюдениями Романа, ученые составят гораздо более полную картину этой эпохи.
|
|
|
|
Пока что Уэбб обнаруживает больше квазаров, чем ожидалось, учитывая их ожидаемую редкость и небольшое поле зрения Уэбба. Увеличенный снимок Романа поможет астрономам понять, что происходит, поскольку они увидят, насколько распространены квазары на самом деле, и, вероятно, обнаружат десятки тысяч по сравнению с той горсткой, которую может обнаружить Уэбб.
|
|
|
|
"Благодаря более надежной статистической выборке астрономы смогут проверить широкий спектр теорий, основанных на наблюдениях Уэбба", - сказал Янг.
|
|
|
|
Взгляд Романа "широко раскрытыми глазами" на первые несколько сотен миллионов лет существования Вселенной также поможет ученым определить, сыграл ли определенный тип галактик (например, более массивные) большую роль в рассеивании тумана.
|
|
|
|
"Возможно, этот процесс начался с молодых галактик, а затем квазары завершили его", - сказал Янг. Изучение размера пузырьков, образовавшихся в тумане, даст ученым важную подсказку.
|
|
|
|
"Галактики создавали бы вокруг себя огромные скопления пузырьков, в то время как квазары создавали бы большие сферические пузыри. Нам нужно большое поле зрения, как у Романа, чтобы измерить их протяженность, поскольку в любом случае они, вероятно, достигают миллионов световых лет в ширину - часто больше, чем поле зрения Уэбба".
|
|
|
|
Роман будет работать рука об руку с Уэббом, чтобы дать представление о том, как галактики образовались из первичного газа, который когда-то заполнял Вселенную, и как их центральные сверхмассивные черные дыры повлияли на формирование галактик и звезд. Эти наблюдения помогут раскрыть те космические явления, которые осветили нашу Вселенную и в конечном счете сделали возможной жизнь на Земле.
|
|
|
|
Источник
|
