Согласно новому исследованию, проведенному учеными из Университетского колледжа Лондона (UCL) и Кембриджского университета, космический рассвет, когда звезды сформировались впервые, произошел через 250–350 миллионов лет после возникновения Вселенной.
Исследование, опубликованное в Monthly Notices of the Royal Astronomical Societ, предполагает, что космический телескоп NASA James Webb (JWST), запуск которого запланирован на ноябрь, будет достаточно чувствительным, чтобы напрямую наблюдать за рождением галактик.
Исследовательская группа под руководством Великобритании изучила шесть самых далеких галактик, известных в настоящее время, свет которых шел до нас на протяжении большей части жизни Вселенной. Они обнаружили, что расстояние этих галактик от Земли соответствовало временному отрезку в 13 миллиардов лет назад, когда Вселенной было всего 550 миллионов лет.
Анализируя изображения с космических телескопов Hubble и Spitzer, исследователи подсчитали, что возраст этих галактик составляет от 200 до 300 миллионов лет, что позволяет оценить, когда впервые образовались их звезды.
Ведущий автор доктор Николас Ляпорт (Кембриджский университет), который начал проект в Калифорнийском университете, сказал:
Теоретики предполагают, что Вселенная была темным местом в течение первых нескольких сотен миллионов лет, до образования первых звезд и галактик. Быть свидетелем того момента, когда Вселенная впервые залила звездным светом, - это главная задача астрономии.
Исследователи проанализировали звездный свет от галактик, зарегистрированный космическими телескопами Hubble и Spitzer, изучив маркер в их энергетическом распределении, указывающий на присутствие атомарного водорода в их звездных атмосферах. Это дает оценку возраста содержащихся в них звезд.
Эта водородная сигнатура усиливается с возрастом звездного населения, но уменьшается, когда возраст галактики превышает миллиард лет. Зависимость от возраста возникает из-за того, что более массивные звезды, которые вносят вклад в этот сигнал, быстрее сжигают свое ядерное топливо и поэтому умирают первыми. Этот индикатор возраста используется для датировки звезд в нашем районе Млечного Пути, но его также можно использовать для датировки чрезвычайно далеких галактик, наблюдаемых в ранний период существования Вселенной.
При анализе данных Hubble и Spitzer исследователям необходимо было оценить "красное смещение" каждой галактики, которое указывает на их космологическое расстояние и, следовательно, время ретроспективного обзора, на котором они наблюдаются. Чтобы добиться этого, они провели спектроскопические измерения, используя полный арсенал мощных наземных телескопов — Чилийскую Большую миллиметровую решетку Атакама (ALMA), Европейский очень большой телескоп, двойные телескопы Кека на Гавайях и телескоп Gemini-South. Эти измерения позволили команде подтвердить, что наблюдение за этими галактиками соответствовало тому, чтобы оглянуться назад в то время, когда Вселенной было 550 миллионов лет.
За последнее десятилетие астрономы отодвинули границы того, что мы можем наблюдать, до того времени, когда Вселенная была только 4% от его нынешнего возраста. Однако из-за ограниченной прозрачности атмосферы Земли и возможностей космических телескопов Hubble и Spitzer мы достигли своего предела. Запуск нового космического телескопа в этом году сможет открыть для нас новые горизонты. Быть может мы сможет увидеть не только первые звезды, но и "точку отсчета" вселенной как таковой.