Телескоп ALMA обнаружил самую далекую пыльную галактику

Перевод. Источник: ALMA spots most distant dusty galaxy hidden in plain sight

Радиоизображение ALMA пыльной звездообразующей галактики под названием MAMBO-9. Галактика состоит из двух частей, и она находится в процессе слияния. 

Астрономы, использующие массив Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), заметили свет массивной галактики, видимой всего через 970 миллионов лет после Большого взрыва. Эта галактика, названная MAMBO-9, является самой далекой пыльной звездообразующей галактикой, которая когда-либо наблюдалась без помощи гравитационного линзирования.

Пыльные звездообразующие галактики - самые мощные звездные инкубаторы во вселенной. Они образуют звезды со скоростью в несколько тысяч масс Солнца в год (скорость звездообразования в нашем Млечном Пути составляет всего три солнечные массы в год), и они содержат огромное количество газа и пыли. Такие галактики-монстры, как ожидается, не могли формироваться в ранней Вселенной, но астрономы уже обнаружили несколько из них, наблюдающихся, когда Вселенной было менее миллиарда лет. Одной из них является галактика SPT0311-58, которую ALMA наблюдала в 2018 году.

Из-за их экстремального поведения астрономы считают, что эти пыльные галактики играют важную роль в эволюции Вселенной. Но найти их трудно. «Эти галактики, как правило, скрыты в видимом свете», - сказала Кейтлин Кейси из Техасского университета в Остине и ведущий автор исследования, опубликованного в Astrophysical Journal. «Мы знаем, что они там, но их нелегко найти, потому что их звездный свет скрыт в облаках пыли».

Свет MAMBO-9 уже был обнаружен десять лет назад Мануэлем Аравена, c использованием прибора  Max-Planck Millimeter BOlometer (MAMBO) на 30-метровом телескопе IRAM в Испании и интерферометре Plateau de Bure во Франции. Но эти наблюдения не были достаточно чувствительными, чтобы показать расстояние до галактики. «Мы сомневались, было ли это реально, потому что мы не могли найти ее с помощью других телескопов. Но если это было реально, это должно было быть очень далеко», - говорит Аравена, который в то время был аспирантом в Германии, и в настоящее время работает в Университете Диего Порталес в Чили.

Благодаря чувствительности ALMA, Кейси и ее команда смогли определить расстояние до MAMBO-9. «Мы обнаружили галактику в новом обзоре ALMA, специально предназначенном для идентификации пыльных звездообразующих галактик в ранней Вселенной», - сказал Кейси. «И что особенного в этом наблюдении, это то, что это самая далекая пыльная галактика, которую мы когда-либо видели».

Представление художника о том, как MAMBO-9 будет выглядеть в видимом свете. Галактика очень пыльная, и ей еще предстоит построить большинство своих звезд. 

Свету далеких галактик часто мешают другие галактики, которые находятся ближе к нам. Эти галактики работают как гравитационная линза: они переизлучают свет от более отдаленной галактики. Этот эффект линзирования облегчает обнаружение удаленных объектов телескопами (именно так ALMA могла видеть галактику SPT0311-58). Но он также искажает изображение объекта, затрудняя изучение деталей.

В этом исследовании астрономы видели MAMBO-9 напрямую, без гравитационной линзы, и это позволило им измерить его массу. «Общая масса газа и пыли в галактике огромна: в десять раз больше, чем у всех звезд Млечного Пути. Это означает, что ей еще предстоит построить большинство своих звезд», - пояснил Кейси. Галактика состоит из двух частей, и она находится в процессе слияния.

Кейси надеется найти более отдаленные пыльные галактики в обзоре ALMA, которые позволят понять, насколько они распространены, как эти массивные галактики образовались так рано во Вселенной и почему они такие пыльные. «Пыль, как правило, является побочным продуктом умирающих звезд», - сказала она. «Мы ожидаем, что должно быть в сто раз больше звезд, чем пыли. Но MAMBO-9 еще не произвела столько звезд, и мы хотим выяснить, как пыль может образовываться так быстро после Большого взрыва».

«Наблюдения с использованием новой  технологии могут привести к неожиданным результатам, таким как MAMBO-9», - сказал Джо Песче, руководитель программ National Science Foundation for NRAO and ALMA. «Хотя трудно объяснить такую массивную галактику на столь раннем этапе истории Вселенной, подобные открытия позволяют астрономам лучше понять и поднять еще больше вопросов о Вселенной».

Свет от MAMBO-9 летел около 13 миллиардов лет, прежде чем достичь антенн ALMA (сегодня Вселенной около 13,8 миллиардов лет). Это означает, что мы можем видеть, как галактика выглядела в прошлом (посмотрите это видео, чтобы узнать, как ALMA работает как машина времени). Сегодня галактика, вероятно, была бы еще больше и содержала бы в сто раз больше звезд, чем Млечный путь, находясь в массивном скоплении галактик.