Около ста лет назад считалось, что наша галактика охватывает весь космос. Но спустя век учёные научились наблюдать объекты, находящиеся более чем в 13 миллиардах световых лет от нас. Это почти приближает нас к самому моменту зарождения Вселенной.
Следующие десять открытий были сделаны на её самом краю. Они показывают, что ранняя Вселенная была удивительным и крайне активным местом.
10. Галактика с начала времён
Телескоп Хаббла сумел запечатлеть изображение, пришедшее к нам из глубины времён — всего через 400 миллионов лет после Большого взрыва. На снимке оказалась яркая молодая галактика GN-z11, такой она была 13,4 миллиарда лет назад. К тому моменту Вселенной было лишь 3 % от её нынешнего возраста.
Прошло всего несколько сотен миллионов лет с момента, когда начали загораться первые звёзды. GN-z11 со временем, вероятно, превратилась в гиганта. Но тогда она содержала лишь 1 % массы звёзд Млечного Пути и занимала пространство, в 25 раз меньшее нашей галактики.
9. Столкновение звёздообразующих галактик
Галактики со вспышками звёздообразования сияют невероятно ярко благодаря появлению огромного количества массивных голубых звёзд. Обычно такие объекты редки. Но астрономы сумели зафиксировать столкновение двух подобных галактик всего в 12,7 миллиардах лет от Большого взрыва.
Эта двойная система, получившая название ADFS-27, находится на расстоянии 12,8 миллиарда световых лет. Каждая из её частей в десятки раз больше, чем Млечный Путь, ширина которого составляет около 100 тысяч световых лет. Две галактики разделены 30 тысячами световых лет и движутся навстречу друг другу со скоростью в сотни километров в секунду.
Всё это готовит колоссальное слияние, подобного которому учёные ещё не наблюдали. В результате может появиться гигантская эллиптическая галактика, способная стать центром целого скопления и притянуть к себе сотни тысяч других галактик.
8. Древнейшие чёрные дыры
Учёные, исследующие раннюю Вселенную в поисках квазаров, недавно открыли сразу 83 новых чёрных дыры. Это дополнило список из 17 ранее известных объектов той эпохи. Эти чудовища в миллионы и даже миллиарды раз массивнее Солнца. Они существовали уже тогда, когда Вселенной было меньше 10 % от её нынешнего возраста, то есть примерно 800 миллионов лет после Большого взрыва.
Исследователи подсчитали: если разделить Вселенную на кубы со стороной в миллиард световых лет, то в каждом таком «кубе» окажется по одной чёрной дыре. Это соответствует одной чёрной дыре на «гигасветовой год».
7. «Толстые» и пыльные галактики
Гигантские галактики эпохи Большого взрыва были переполнены пылью и газом. Они могли излучать энергию, равную свету триллиона Солнц. Но увидеть их в обычном спектре невозможно, так как свет поглощается пылью и переизлучается в субмиллиметровом диапазоне.
Учёные выделили одну особенно массивную и пыльную галактику. Она содержит около 330 миллиардов солнечных масс газа. Для сравнения: у Млечного Пути лишь около пяти миллиардов солнечных масс газа, так как большая часть вещества уже заключена в звёздах.
6. Вихревые галактики на краю космоса
Сверхточный радиотелескоп ALMA смог заглянуть сквозь 94 % Вселенной и обнаружил вращение двух зарождающихся галактик. Согласно данным ALMA, они относятся к числу древнейших галактик, существовавших всего через 800 миллионов лет после Большого взрыва. Размер каждой примерно в пять раз меньше Млечного Пути.
Несмотря на то что изображение фиксирует события почти 13 миллиардов лет назад, цветовые градиенты указывают на движение газа и вращение галактик. Как и современные галактики, они закручивались наподобие водоворотов, рождая из хаоса тысячи новых звёзд в год. Учёные удивляются, насколько быстро Вселенная сумела организовать свои ресурсы и начать активно развиваться.
5. Первые чёрные дыры оказались чудовищными
Гравитационное линзирование далёкого квазара позволило заглянуть глубже во времени. Галактика на расстоянии шести миллиардов световых лет выступила как космическая линза, усилившая и перенаправившая древнейшие фотоны. Эти фотоны исходили от квазара J0439+1634.
Благодаря эффекту линзы он стал казаться в 50 раз ярче, освещая раннюю Вселенную светом, равным излучению 600 триллионов Солнц. Чёрная дыра, питающая этот квазар, содержит массу около 700 миллионов Солнц и существует уже 12,8 миллиарда лет. В то время происходила эпоха реионизации, когда первые источники света начали пробивать плотный туман из водорода и гелия.
4. «Окаменевшее» газовое облако
Во Вселенной идёт постоянное перемешивание химических элементов. Поэтому тяжёлые вещества можно найти почти повсюду. Однако учёным удалось обнаружить уникальный реликт — древнее газовое облако, которое осталось нетронутым даже через 1,5 миллиарда лет после Большого взрыва.
Это всего лишь третье подобное облако, найденное на сегодняшний день. Оно оказалось исключительно разреженным, словно лёгкий след от первых мгновений существования Вселенной. Его содержание тяжёлых элементов меньше, чем у Солнца, в десять тысяч раз. Это доказывает, что облако сохранилось с эпохи, когда звёзды ещё не начали вырабатывать тяжёлые элементы, такие как металлы.
3. Неожиданный поворот со звездой и двумя планетами
Астрономы нашли объект, который можно назвать настоящим сувениром из глубины времён. Он находится всего в 375 световых годах от нас. Речь идёт о звезде HIP 11952, содержащей в основном водород и гелий, но почти лишённой металлов. Такие звёзды могли существовать только на заре Вселенной.
Возраст HIP 11952 составляет около 12,8 миллиарда лет. Она образовалась тогда, когда наш Млечный Путь был ещё «младенцем». В 2012 году учёные были потрясены, обнаружив у этой звезды две древнейшие планеты. Однако вопрос происхождения планет в ранней Вселенной остаётся спорным. Считалось, что при отсутствии тяжёлых элементов они не могли образовываться.
Поэтому открытие планет у HIP 11952 выглядело сенсацией и могло помочь понять, когда именно появились первые планетные системы. Но история получила неожиданный поворот. Используя новый спектрограф HARPS-N на Национальном телескопе Галилео в Испании, учёные провели дополнительные наблюдения с августа 2012 по январь 2013 года. Результат оказался разочаровывающим: вместо двух планет астрономы обнаружили… ничего. Окончательные выводы показали, что данные о планетах были ошибкой, вызванной неисправностью приборов.
2. Необычайно яркий квазар
P352-15 — это самый яркий радиоквазар ранней Вселенной, превосходящий другие по яркости в десять раз. Это целая галактика шириной в 5 тысяч световых лет, такой она была 13 миллиардов лет назад.
Хотя Вселенной было тогда меньше миллиарда лет, P352-15 уже представлял собой квазар с супермассивной чёрной дырой. Она выбрасывала струи энергии с околосветовой скоростью. Скорее всего, сама чёрная дыра находилась в одном из центральных пятен. Два других были не просто областями света, а мощными и смертельно опасными джетами, выброшенными из недр космического чудовища.
1. Галактика, полная древних звёзд
Компьютерные симуляции показали, как могли формироваться звёзды в галактике MACS1149-JD1. Недавно астрономы смогли зарегистрировать её слабое излучение ионизированного кислорода, пройдя взглядом через 13,3 миллиарда световых лет. Свет этой галактики сильно покраснел, так как был растянут во время невероятно долгого путешествия, начавшегося всего через 500 миллионов лет после Большого взрыва.
Наличие кислорода доказывает, что звёзды MACS1149-JD1 светили уже достаточно долго, чтобы вырабатывать этот элемент. Более того, галактика оказалась заполненной зрелыми звёздами. Учёные считают, что они появились всего через 250 миллионов лет после Большого взрыва, то есть почти сразу после рождения первых звёзд во Вселенной.
