Древних галактик оказалось слишком много

Инвентаризация галактик, проведенная французскими и итальянскими астрономами в Европейской южной лаборатории, показала, что очень древних галактик, возникших 9-12 млрд лет назад, в несколько раз больше, чем считалось ранее, и звезды в них формировались намного быстрее.

Одна из главных задач астрономических наблюдений — проследить, как формируются и развиваются галактики, и сравнить результаты наблюдений с теоретическими предсказаниями. Важно знать как можно точнее, сколько галактик было во Вселенной на разных этапах ее существования. Однако для этого недостаточно просто посчитать галактики — надо понять, из какой эпохи пришел к нам их свет, а для этого оценить расстояние до них (чем оно больше, тем раньше «родился» свет, который мы сейчас наблюдаем).

Чтобы определить расстояние, измеряют красное смещение в спектре света, приходящего от галактики: чем больше смещение, тем она дальше и, следовательно, древнее. Однако для определения смещения у галактик, свет от которых виден очень слабо — и которые с большой вероятностью могут оказаться самыми древними, — их необходимо длительное время наблюдать в мощный телескоп. Поэтому астрономам приходилось тщательно отбирать возможных кандидатов на большое красное смещение — чтобы минимизировать время, затраченное на измерения. Но, похоже, этот отбор оказался слишком строгим, и из-за этого общая картина распределения галактик по эпохам получилась недостоверной.

Именно об этом свидетельствуют результаты работы группы французских и итальянских астрономов в рамках проекта VIMOS VLT Deep Survey (VVDS), запущенного в начале 2002 года. Для своих наблюдений они воспользовались одним из четырех Очень больших телескопов (VLT) Европейской Южной обсерватории на горе Паранал в Чили. Измерения проводились новым сверхчувствительным прибором — спектрографом VIMOS (Visible Multi-Object Spectrograph), позволяющим одновременно наблюдать большое количество слабых объектов в отдаленной части Вселенной.

Спектрограф VIMOS был специально разработан для проекта VVDS. Он установлен на 8,2-метровом VLT-телескопе Мелипал и может одновременно замерять спектр примерно 1000 галактик. Без VIMOS для наблюдения всего-навсего двух галактик понадобилось бы одновременно использовать уже два VLT-телескопа. А на то, на что у VIMOS уходит несколько часов, раньше ушло бы несколько месяцев. Таким образом, VIMOS в сотни раз увеличивает эффективность VLT при наблюдении галактик.

Впервые оценивались все галактики подряд, без предварительного отбора. Единственным критерием была светимость в диапазоне красного света: в выделенных квадратах неба красное смещение было определено для всех галактик от 24-й звездной величины — т. е. до 16 млн раз слабее, чем можно увидеть невооруженным глазом.

Среди 8000 галактик, для которых были выполнены измерения, почти у 1000 красное смещение оказалось в диапазоне от 1,4 до 5. Это означает, что они сформировались не менее 9-12 миллиардов лет назад — то есть не позже, чем через 1,5-4,5 миллиарда лет после Большого взрыва, сообщается в пресс-релизе Европейской Южной обсерватории. По словам одного из руководителей проекта VVDS Оливье Лефевра (Olivier Le Fèvre) из Марсельской астрофизической лаборатории, в рамках проекта было открыто в 2-6 раз больше древних галактик, чем было известно ранее.

Кроме того, древние галактики неожиданно оказались яркими и бурно развивающимися. Скорость звездообразования в них, по оценке участников проекта VVDS, в несколько раз выше, чем показывали предшествующие измерения и, главное, предсказания теории. Теперь, по мнению второго руководителя проекта Джанпаоло Веттолани (Gianpaolo Vettolani) из Национального института астрофизики (INAF) в Болонье, теорию формирования и развития галактик в ранней Вселенной придется серьезно пересматривать.

Результаты работы франко-итальянской группы астрономов опубликованы 22 сентября в журнале Nature.