Результаты опубликованы в выпуске журнала Nature от 24 октября.В сотрудничестве с астрономами Техасского университета в Остине, штат Техас. M University и Национальные оптические астрономические обсерватории, Мобашер и Редди определили очень далекий кандидат в галактику, используя глубокие оптические и инфракрасные изображения, полученные космическим телескопом Хаббла. Последующие наблюдения этой галактики с помощью телескопа Кека на Гавайях подтвердили расстояние до нее.
В поисках далеких галактик команда выбрала несколько кандидатов на основе их цветов из примерно 100000 галактик, идентифицированных на изображениях космического телескопа Хаббла, сделанных в рамках обзора CANDELS, крупнейшего проекта, когда-либо выполненного космическим телескопом Хаббл, с общее выделенное время около 900 часов. Однако использовать цвета для сортировки галактик сложно, потому что некоторые близлежащие объекты могут маскироваться под далекие галактики.
Поэтому, чтобы точно измерить расстояние до этих галактик, астрономы используют спектроскопию — в частности, насколько длина волны света галактики сместилась в сторону красного конца спектра при его перемещении от галактики к Земле из-за расширение Вселенной. Это явление называется «красным смещением».
Поскольку скорость расширения (красное смещение) и расстояния до галактик пропорциональны, красное смещение дает астрономам меру расстояния до галактик.«Что делает эту галактику уникальной по сравнению с другими подобными открытиями, так это спектроскопическое подтверждение ее расстояния», — сказал Мобашер, профессор физики и наблюдательной астрономии.Мобашер объяснил, что, поскольку свет распространяется со скоростью около 186 000 миль в секунду, когда мы смотрим на далекие объекты, мы видим их такими, какими они были в прошлом. Чем дальше мы отодвигаем эти наблюдения, тем дальше в прошлое мы можем увидеть.
«Наблюдая за галактикой в далеком прошлом, мы можем изучить самые ранние образования галактик», — сказал он. «Сравнивая свойства галактик на разных расстояниях, мы можем исследовать эволюцию галактик на протяжении всей эпохи Вселенной».Открытие стало возможным благодаря новому инструменту MOSFIRE, установленному на телескопе Кека.
Инструмент не только чрезвычайно чувствителен, но и предназначен для обнаружения инфракрасного света — области спектра, в которой длина волны света, излучаемого далекими галактиками, смещается — и может нацеливаться на несколько объектов одновременно. Именно последняя особенность позволила исследователям наблюдать 43 кандидата в галактики всего за две ночи в Кеке и получить более качественные наблюдения, чем предыдущие исследования.Выполняя спектроскопию этих объектов, исследователи могут точно измерить расстояния до галактик, измерив характеристику вездесущего элемента водорода, называемую альфа-переходом Лаймана. Он обнаружен в большинстве галактик, которые наблюдаются за время, превышающее один миллиард лет после Большого взрыва, но по мере того, как астрономы исследуют более раннее время, линию излучения водорода по какой-то причине становится все труднее увидеть.
Из 43 галактик, наблюдаемых с помощью MOSFIRE, исследовательская группа обнаружила эту альфа-функцию Лаймана только в одной галактике, z8-GND-5296, с красным смещением 7,5. Исследователи подозревают, что они могли сосредоточиться на эпохе, когда Вселенная перешла из непрозрачного состояния, в котором большая часть водорода нейтральна, в полупрозрачное состояние, в котором большая часть водорода ионизирована (так называемая эра реионизации). .«Сложность обнаружения линии излучения водорода не означает, что галактики отсутствуют», — сказал Редди, доцент астрономии. «Возможно, они скрыты от обнаружения за стеной из нейтрального водорода».Наблюдения команды показали, что z8-GND-5296 очень быстро формирует звезды, производя каждый год в ~ 300 раз больше массы нашего Солнца.
Для сравнения, Млечный Путь образует всего две-три звезды в год. Новый рекордсмен по расстоянию находится в той же части неба, что и предыдущий рекордсмен (красное смещение 7,2), где также наблюдается очень высокая скорость звездообразования.«Итак, мы узнаем кое-что о далекой вселенной», — сказал Стивен Финкельштейн из Техасского университета в Остине, который руководил проектом. «Есть намного больше областей очень высокого звездообразования, чем мы думали ранее. Их должно быть приличное количество, если мы случайно обнаружим две в одной и той же области неба».
«С созданием и вводом в эксплуатацию более крупных наземных телескопов — Тридцатиметрового телескопа на Гавайях и гигантского Магелланова телескопа в Чили — и 6,5-метрового космического телескопа Джеймса Уэбба в космосе, к концу этого десятилетия мы должны ожидать найти еще много таких галактик на еще больших расстояниях, что позволит нам наблюдать процесс формирования галактик, как это происходит », — сказал Мобашер.