В исследовательской статье, опубликованной сегодня в Nature Communications, команда описывает использование нового статистического метода для анализа данных космического телескопа Хаббла, полученных во время длительных обзоров неба. Этот метод позволил ученым проанализировать сигналы от шума на изображениях глубокого космоса, сделанных телескопом Хаббла, что дало первую оценку количества маленьких первичных галактик в ранней Вселенной.
Исследователи пришли к выводу, что этих галактик почти в 10 раз больше, чем было обнаружено ранее в глубоких обзорах Хаббла.UCI Ph.D. студентка Кетрон Митчелл-Винн, ведущий автор статьи, сказала, что исследуемый период времени известен как «эпоха реионизации».
Наступила после Большого взрыва и через несколько сотен миллионов лет, когда в темной Вселенной доминировал нейтральный водород, поглощающий фотоны, эпоха реионизации характеризовалась фазовым переходом газообразного водорода из-за ускоренного процесса образования звезд и галактик.«Это самый дальний отсек, который можно изучить с помощью космического телескопа Хаббл», — сказал Митчелл-Винн. В камерах Хаббла используются устройства с зарядовой связью, высококачественные электронные датчики изображения, которые сначала использовались в астрономии, а затем были применены в профессиональных видеокамерах. Команда изучила данные в оптическом и инфракрасном диапазонах длин волн.
Фотоны в инфракрасном спектре исходят непосредственно от звезд и галактик.Космолог из UCI Асанта Курей, руководитель исследовательского проекта, указала на недавние исследования внегалактического инфракрасного фонового света прибором CIBER Калифорнийского технологического института. «CIBER измерил инфракрасный фон на двух длинах волн, 1,1 и 1,6 микрона», — сказал он. Эти измерения привели группу CIBER к подтверждению существования «света внутри гало» от звезд, распределенных за пределами галактик.
Курей, профессор физики астрономии, сказал: «Мы считаем, что это правда, что внутри гало есть свет, но мы сделали новое открытие, посмотрев на пять инфракрасных диапазонов с помощью телескопа Хаббла. Мы как бы пересекаемся с CIBER, а затем переходим в короткие оптические волны, и мы видим в дополнение к Внутри ореола появился новый компонент — звезды и галактики, которые образовались первыми во Вселенной ».Обследование глубокого космоса было частью более крупного исследовательского проекта, основанного на телескопе Хаббла, под названием Cosmic Assembly Near-Infrared Deep Extragalactic Legacy Survey. «CANDELS не была инициирована по этой причине, но оказалось, что способ сбора данных был благоприятным для того, что мы хотели сделать», — сказал Митчелл-Винн. «Из анализа CIBER мы знали, что будет обнаружение света внутри гало в инфракрасных диапазонах.
Мы действительно не знали, чего ожидать в оптических диапазонах. С данными телескопа Хаббла мы увидели большое падение амплитуды сигнала. между этими двумя. С помощью этих спектров мы начали становиться немного более уверенными в том, что видим самые ранние галактики ".«Для этого исследования нам пришлось внимательно изучить то, что мы называем« пустыми пикселями », то есть пиксели между галактиками и звездами», — сказал Курей. «Мы можем отделить шум от слабого сигнала, связанного с первыми галактиками, глядя на изменения интенсивности от одного пикселя к другому.
Мы выбираем статистический сигнал, который говорит о наличии популяции слабых объектов. Мы не видим этот сигнал в оптические [длины волн], только в инфракрасном диапазоне.
Это подтверждение того, что сигнал исходит из ранних времен Вселенной ».Он считает, что эти изначальные галактики сильно отличались от четко определенных спиральных и дискообразных галактик, видимых в настоящее время во Вселенной. Они были более рассредоточенными и населенными гигантскими звездами.
Курей отметил, что больше наблюдательных доказательств результатов его команды станет возможным с запуском космического телескопа Джеймса Уэбба в 2018 году. «Эти галактики очень тусклые, — сказал он, — поэтому, если у нас будет телескоп побольше, как у Джеймса Уэбба, мы смогу очень глубоко изучить их по отдельности ".«Это очень захватывающее открытие», — сказал Генри К. Фергюсон, астроном из Балтиморского научного института космического телескопа и один из главных исследователей CANDELS. «Это первый раз, когда мы смогли убедительно измерить эту тонкую сигнатуру ранних галактик с помощью телескопа Хаббла, что дает нам более четкое представление о том, что искать, когда через несколько лет будет запущен космический телескоп Джеймса Уэбба».Еще одна область исследований, которую Курей надеется продолжить в ближайшем будущем, — это изучение той же части неба в других диапазонах, таких как рентгеновские лучи, с помощью рентгеновской обсерватории NASA Chandra. «Могло ли быть рентгеновское излучение, связанное с этим изначальным веществом?» он сказал. «Теоретические астрофизики объяснили, что самые ранние звезды коллапсировали очень быстро, потому что они были такими массивными.
Они не превратились в сверхновые и не рассеяли материал; на самом деле считается, что они коллапсировали в черные дыры. Мы хотели бы посмотреть, есть ли X -лучевые выбросы, связанные с такими событиями ».