Астрономи виявили нейтральний газ у галактиках раннього Всесвіту

30 вересня 2026 р. 12:19

30 вересня 2026 р. 12:19

Міжнародна команда астрономів уперше напряму зафіксувала нейтральний газ у чотирьох далеких галактиках, які існували приблизно через 700–800 мільйонів років після Великого вибуху. Спостереження за допомогою радіоінтерферометра ALMA в Чилі показують, що ці молоді галактики були заповнені холодним газом і мали надзвичайно щільні скупчення зірок. Про роботу розповідає Universe Today .

Однією з досліджених об’єктів є галактика A1689-zD1, яка за оцінками існувала вже через близько 700 мільйонів років після Великого вибуху. Такі спостереження допомагають відтворити події першого мільярда років існування Всесвіту, коли формувалися перші зорі й галактики.

Як побачити нейтральний газ без світла

Нейтральний газ – це газ, атоми якого ще не іонізовані випромінюванням зірок. Саме з нього зароджуються перші зорі. Проблема в тому, що такий газ майже не випромінює ультрафіолетове, видиме чи інфрачервоне світло, тому космічні телескопи на кшталт Hubble чи James Webb не можуть його безпосередньо зареєструвати.

ALMA працює в міліметровому та субміліметровому діапазонах, де нейтральний газ все ж залишає свій «підпис». Астрономи використали спектроскопічні можливості масиву антен, щоб шукати вузькі піки в певних довжинах хвиль – так звані емісійні лінії.

У чотирьох молодих галактиках, які спостерігали, дослідники виявили випромінювання від нейтральних атомів кисню – [O I] 145 мкм емісійну лінію. Одночасно вони шукали емісію від іонізованого газу – лінію [N II] 205 мкм , але знайшли лише дуже слабкі або відсутні сигнали.

Поєднання сильного сигналу від нейтрального кисню та відсутності суттєвих ознак іонізованого газу привело команду до висновку, що ці галактики здебільшого складаються саме з нейтрального газу.

Надщільні зоряні скупчення в молодих галактиках

Після цього науковці порівняли дані ALMA з результатами спостережень цих же галактик телескопом James Webb. Аналіз показав, що в цих об’єктах зорі зосереджені набагато щільніше, ніж у сучасних галактиках, де зорі зазвичай розподілені значно рівномірніше.

Це свідчить, що в епоху всього кількох відсотків від нинішнього віку Всесвіту галактики формували зорі у вкрай компактних, щільних регіонах. Зорі там розташовувалися набагато ближче одна до одної, ніж це зазвичай спостерігається сьогодні.

За словами керівника дослідження, доцента Ёшінобу Фудамото (Yoshinobu Fudamoto) з Університету Тіба в Японії, наступним кроком стане розширення вибірки та поєднання даних ALMA, JWST та інших інструментів, щоб побудувати цілісну картину еволюції галактик від «космічної зорі» до сучасності.

Що таке червоний зсув і як вимірюють такі відстані

Далекі галактики у цій роботі описують не просто відстанню, а значенням так званого червоного зсуву, який позначають як z . Він виникає через розширення Всесвіту: світло від об’єктів, які віддаляються від нас, розтягується до більших, «червоніших» довжин хвиль.

Якщо z > 0 , об’єкт віддаляється від спостерігача, якщо z < 0 – наближається. Для чотирьох галактик у цьому дослідженні значення z лежали в діапазоні від 6,58 до 7,68 . Це відповідає епосі, коли Всесвіту було близько 700–850 мільйонів років, тобто лише приблизно 5–6 % від його нинішнього віку.

Щоб виміряти червоний зсув, астрономи знаходять у спектрі об’єкта відомі лінії елементів – наприклад, водню, кисню чи азоту – і визначають, наскільки вони зміщені відносно їхнього лабораторного положення. За цим зсувом обчислюють, з якою швидкістю галактика віддаляється від Землі й до якої космічної епохи належить спостережуване світло.

Нові результати демонструють, що навіть у такі ранні часи галактики вже активно формували зорі в компактних регіонах із багатим запасом нейтрального газу. Подальші спостереження мають допомогти з’ясувати, як із цих перших структур виросли сучасні галактики, включно з нашою Чумацьким Шляхом.

Наука