Галактики поставили кляксу

Астрономы выяснили природу необычного облака — «кляксы Лайман-альфа»

Астрономы выяснили природу известной уже десять лет «кляксы Лайман-альфа» — странного облака протяженностью несколько сотен тысяч световых лет в молодой Вселенной. С помощью комплекса 8-метровых телескопов VLT (Very Large Telescope) удалось установить, что такие облака заставляет светиться не гравитационное коллапсирование их вещества, а излучение молодых галактик.

Примерно десять лет назад астрономическая номенклатура самых удаленных объектов во Вселенной пополнилась очень интересным новичком — «кляксой Лайман-альфа» (Lyman-α blob). Так назвали гигантское скопление водорода, поглощающего ультрафиолетовый свет с длиной волны 122 нм, известной также как линия Лайман-альфа (в честь открывшего ее в 1906 году американского физика-спектроскописта Теодора Лаймана).

врез №
skin: article/incut(default)
data:

{
    "_essence": "test",
    "id": "3691909",
    "incutNum": 1,
    "repl": "<1>:{{incut1()}}",
    "uid": "_uid_3736725_i_1"
}

В астрономической спектроскопии линия Лайман-альфа — удобный инструмент, позволяющий картировать распределение межгалактического газа, подсвеченного различными удаленными объектами — квазарами, сверхновыми, радиогалактиками, — высчитывая также его плотность и температуру. Облака межгалактического водорода, расположенные на разных расстояниях между источниками фотонов и наблюдателем на Земле, светятся по-разному, так как поглощают фотоны с различной (вследствие красного смещения) длиной волны (сползание частоты испущенного света в красную длинноволновую область спектра усиливается по мере удаления от объекта).

Было установлено, что при больших величинах красного смещения плотность поглощения в линии Лайман-альфа возрастает: возникает так называемый эффект «Лайман-альфа лес», свидетельствующий о больших скоплениях водорода в молодой Вселенной.

врез №
skin: article/incut(default)
data:

{
    "_essence": "test",
    "id": "3582193",
    "incutNum": 2,
    "repl": "<2>:{{incut2()}}",
    "uid": "_uid_3736725_i_2"
}

Источником самых «покрасневших», то есть самых удаленных фотонов, заставляющих электроны атомов водорода перепрыгивать со второго энергетического уровня (β) на первый (α), порождая линию Лайман-альфа в спектрах сверхудаленных скоплений водорода, являются квазары. Однако ни квазаров, ни других источников подсветки у открытой десять лет назад монструозной «кляксы» водорода LAB-1, как и многих других, открытых позже, «клякс Лайман-альфа», обнаружено не было:

гигантские, размером до 300 тыс. световых лет пузыри примордиального (от латинского pri-mordialis — изначальный, первоначальный) газа, дрейфующие по молодой Вселенной и образующие суперструктуры протяженностью до 200 млн световых лет, светились как будто сами, сильно озадачивая астрофизиков.

врез №
skin: article/incut(default)
data:

{
    "_essence": "test",
    "id": "3733553",
    "incutNum": 3,
    "repl": "<3>:{{incut3()}}",
    "uid": "_uid_3736725_i_3"
}

Почему скопление газа размером в несколько Млечных Путей излучает не хуже радиогалактики, пытались объяснить две конкурирующие гипотезы. Первая утверждала, что из-за гравитационного коллапсирования пузырей газ разогревается и начинает сам излучать фотоны. Вторая, что в центральных областях этих пузырей прячутся формирующиеся галактики, чье излучение рассеивается облаками межгалактического водорода.

Занявшись вплотную проблемой «самосветящихся» суперскоплений газа, дрейфующих по молодой Вселенной, команда астрономов под руководством Мэтью Хэйеса из Университета Тулузы (Франция), сделала, похоже, два открытия, о которых и сообщила в статье, опубликованной в свежем выпуске Nature (текст статьи доступен также на сайте электронных препринтов).

Первое — свет, идущий от «кляксы Лайман-альфа» (той самой, обнаруженной десять лет назад), поляризован. Второе — сам факт такой поляризации делает гипотезу светящихся коллапсирующих пузырей маловероятной: векторы электромагнитных полей фотонов, продуцируемых в результате разогрева газа под действием приливных сил, не будут ориентированы однообразно.

врез №
skin: article/incut(default)
data:

{
    "_essence": "test",
    "id": "3488438",
    "incutNum": 4,
    "repl": "<4>:{{incut4()}}",
    "uid": "_uid_3736725_i_4"
}

Поляризованный свет может быть испущен в результате гравитационной аккреции газа, так как в этом случае вещество движется однообразно, однако пучки поляризованных фотонов получатся слишком узкими (порядка нескольких килопарсек), чтобы их можно было засечь на таком расстоянии современными детекторами.

Радиус же наблюдаемой поляризованной области составляет 45 килопарсек.

В качестве скрытого источника фотонов, заставляющих светиться водородные облака в таком большом радиусе, авторы предлагают рассматривать молодые галактики, спрятанные в центре водородных пузырей.

Дальнейшие наблюдения покажут, действительно ли это так, но уже сейчас можно сказать, что гипотеза «темной материи», без которой сложно обойтись, объясняя интенсивное коллапсирование и свечение такой огромной, но разреженной массы водорода в ранних областях Вселенной, стала выглядеть намного менее привлекательно из-за испускающих поляризованный свет примордиальных клякс, которые, похоже, преподнесут астрономам еще немало сюрпризов. Например, быстрое образование интенсивно излучающих галактик в очень молодой Вселенной.