Ранняя Вселенная была богата астрономическими "металлами"

Астрофизики изучили при помощи радиотелескопа ALMA химический состав древней галактики, удаленной на 12,4 миллиарда световых лет от Земли, и обнаружили в ней большое количество атомов азота и углерода, указывающих на неожиданно быстрые темпы химической эволюции ранней Вселенной, говорится в статье, опубликованной в журнале Astronomy & Astrophysics.

«Сначала, я думал, что наблюдение за этой галактикой будет очень сложным делом, так как изначально зафиксированные линии азота в спектре LESS J0332 были очень слабыми. Мощь ALMA ошеломила меня — я был приятно удивлен чувствительностью телескопа. Благодаря этому мы смогли получить очень четкие снимки за короткое „окно“ наблюдений. Это было бы невозможно при использовании других телескопов», — заявил руководитель группы астрофизиков Тору Нагао (Tohru Nagao) из университета Киото (Япония).

Нагао и его коллеги смогли изучить галактику LESS J033229.4-275619, победив в конкурсе заявок на доступ к миллиметровому радиотелескопу ALMA в рамках ранней научной программы. Обсерватория ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) работает в миллиметровом и субмиллиметровом диапазоне волн. Этот инструмент еще строится на высокогорном плато Чахнантор в Чили. К 2013 году, когда постройку планируется закончить, он будет состоять из 66 отдельных антенн-приемников.

В октябре 2011 года руководство обсерватории объявило о начале ранней научной программы еще до завершения его сборки. В рамках этой программы проводится открытый конкурс на время наблюдений. В его рамках научные коллективы могут получить доступ к инструментам радиотелескопа на некоторое время, если интересующий их объект вызовет интерес у руководства ALMA.

Авторы статьи воспользовались полученным временем наблюдений для изучения спектра LESS J0332 с октября 2011 по январь 2012 года. В спектре галактики Нагао его коллеги обнаружили хорошо заметные линии, характерные для излучения атомов углерода и азота. Ученые проанализировали их интенсивность и оценили примерную долю атомов этих веществ в далекой галактике. К их удивлению, LESS J0332 содержала в себе примерно такую же долю углерода и азота, что и наше Солнце.

Как объясняют исследователи, Солнце относится к числу звезд с высокой концентрацией астрономических «металлов» — элементов тяжелее водорода и гелия. С другой стороны, ранние галактики должны содержать в себе малое количество таких веществ, так как в первые эпохи после Большого Взрыва все звезды содержали исключительно водород и гелий. Это означает, что Вселенная эволюционировала гораздо быстрее, чем считалось ранее.

«Считается, что субмиллиметровые галактики должны представлять собой относительно массивные „звездные мегаполисы“, пребывающие в фазе роста. Наше исследование показало, что LESS J0332 содержит в себе примерно такие же доли тяжелых химических элементов, что и наше Солнце. Это говорит о том, что химическая эволюция крупных галактик происходила очень быстро в ранней Вселенной. По всей видимости, фаза активного формирования звезд в ранней Вселенной проходила очень быстро».