Это изображение -- комбинация фонового снимка на Космическом телескопе Хаббла NASA/ESA (синий и зеленый цвета) и нового сверхглубокого изображения этого же поля, полученного на ALMA (оранжевые кружки).

Новые результаты, полученные на ALMA, опубликованы в серии статей в Astrophysical Journal и Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Поля Hubble Ultra Deep Field — пионерские наблюдения на Космическом телескопе Хаббла NASA/ESA, выполненные с рекордной проницающей силой — были опубликованы в 2004 году. Эти великолепные изображения, позволившие заглянуть в недостижимые ранее глубины Вселенной, выявили множество разнообразных типов галактик на временном срезе менее одного миллиарда лет после Большого Взрыва. Поле несколько раз перенаблюдалось телескопом Хаббла и многими другими телескопами. В результате оно сейчас является самым глубоким существующим изображением ранней Вселенной.

Теперь астрономы впервые предприняли исследование этого внешне непримечательного, но досконально изученного окна в раннюю Вселенную с телескопом ALMA с беспрецедентной проницающей силой и разрешением на миллиметровых волнах [1]. Им удалось зарегистрировать слабое свечение газовых облаков и эмиссионное излучение теплой пыли в галактиках ранней Вселенной.

На сегодняшний день полная продолжительность наблюдений полей HUDF на ALMA составила примерно 50 часов – пока это самая большая продолжительность наблюдений одной и той же области неба на этом телескопе.

Одну из групп возглавлял Джим Данлоп (Jim Dunlop) из Эдинбургского университета в Великобритании. Этот коллектив впервые получил на ALMA глубокое и однородное изображение столь широкого поля, каким является HUDF. Полученные данные позволили с определенностью отождествить зарегистрированные на ALMA галактики с объектами, ранее уже наблюдавшимися на телескопе Хаббла и других инструментах.

Эта работа впервые ясно показала, что на больших красных смещениях звездная масса галактики – лучший показатель темпа звездообразования в ней. Исследование было ограничено практически полной выборкой галактик большой массы [2].

Джим Данлоп, главный автор статьи, посвященной получению глубоких изображений, подводит итог этому важнейшему исследованию: “Эти результаты – настоящий прорыв. Мы впервые удовлетворительно связываем друг с другом видимые и ультрафиолетовые изображения далекой Вселенной, полученные на телескопе Хаббла, и изображения в дальнем инфракрасном и миллиметровом диапазонах, полученные на телескопе ALMA.”

Вторая исследовательская группа, которой руководят Мануэль Аравена (Manuel Aravena) из Астрономического центра Университета Диего Порталеса в Сантьяго, Чили, и Фабиан Вальтер (Fabian Walter) из Института астрономии Макса Планка в Хайдельберге, Германия, выполнила еще более глубокий обзор в пределах примерно одной шестой части общего поля HUDF [3].

“Мы провели первый полностью слепой трехмерный поиск холодного газа в ранней Вселенной”, -говорит Крис Карилли (Chris Carilli), астроном из Национальной радиоастрономической обсерватории (NRAO) в Сокорро, Нью Мексико, США, член исследовательской группы. “В результате мы открыли популяцию галактик, подобной которой не просматривается ни в одном другом глубоком обзоре неба”. [4]

Некоторые из новых наблюдений на ALMA были специально направлены на регистрацию галактик, богатых окисью углерода, присутствие которой отмечает области звездообразования. Но при том, что эти резервуары молекулярного газа обуславливают процессы звездообразования в галактиках, их, как правило, трудно обнаружить при помощи телескопа Хаббла. Таким образом, ALMA дополняет наблюдения процессов образования и эволюции галактик «недостающим звеном».

“Новые результаты, полученные на ALMA, показывают быстрый рост содержания газа в галактиках по мере того, как мы заглядываем все дальше вглубь времени”, -- говорит ведущий автор двух статей Мануэль Аравена. “Это увеличивающееся содержание газа, повидимому, и является основной причиной заметного роста темпа звездообразования в эпоху пика формирования галактик – около 10 миллиардов лет назад”.

Представляемые результаты – лишь начало серии будущих глубоких наблюдений далекой Вселенной на ALMA. Например, планируется 150-часовая кампания наблюдений полей HUDF, которая должна внести дальнейшую ясность в историю звездообразования во Вселенной.

“Будущая «Большая программа наблюдений» на ALMA дополнит наше понимание источников вещества, из которого образовались звезды, и наши знания о галактиках, лежащих в канонических Сверхглубоких полях Хаббла”, -- заключает Фабиан Вальтер.

Примечания

[1] Астрономы намеренно выбрали область полей HUDF в слабом южном созвездии Печи (Fornax) так, чтобы наземные телескопы, расположенные в южном полушарии, такие, как ALMA, могли также вести глубокие наблюдения этой области, расширяя тем самым наши знания об очень далекой Вселенной.

Зондирование глубоких, но оптически невидимых областей Вселенной было одной из первоначальных основных целей телескопа ALMA.

[2] В данном контексте выражение «галактики большой массы» означает галактики с массой звезд более 20 миллиардов солнечных масс. Для сравнения, большая Галактика Млечного Пути имеет массу около 100 миллиардов масс Солнца.

[3] Эта область неба примерно в семьсот раз меньше диска полной Луны. Одним из самых удивительных открытий в полях HUDF было огромное число галактик в столь малой угловой области неба.

[4] То обстоятельство, что ALMA видит совершенно другую часть электромагнитного спектра по сравнению с телескопом Хаббла, позволяет астрономам изучать различные классы астрономических объектов, таких, как массивные звездообразующие облака, а также объекты, которые слишком слабы для наблюдений в видимом свете, но достаточно хорошо различимы на миллиметровых длинах волн.

Поиск назван «слепым», потому, что он не был сфокусирован ни на одном индивидуальном астрономическом объекте.

Новые наблюдения полей HUDF на ALMA включают два совершенно различных, но дополняющих друг друга типа данных: наблюдения в континууме, которые позволяют выделять излучение пыли и звездообразование, и обзор излучения в спектральных линиях, которые позволяют исследовать холодный молекулярный газ, «топливо» для процессов звездообразования. Второй обзор является особенно ценным, так как он дает информацию о степени вызванного расширением Вселенной красного смещения света от удаленных объектов. Более сильное красное смещение означает, что объект находится дальше от нас и виден на более раннем времени от Большого Взрыва. Учитывая это, астрономы получают трехмерные карты распределения звездообразующего газа и их изменение во времени в космологической шкале.

Результаты исследований представлены в статьях:

1. “A deep ALMA image of the Hubble Ultra Deep Field”, by J. Dunlop et al., to appear in the Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.


2. “The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: Search for the [CII] Line and Dust Emission in 6 < z < 8 Galaxies”, by M. Aravena et al., to appear in the Astrophysical Journal.


3. “The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: Molecular Gas Reservoirs in High-Redshift Galaxies”, by R. Decarli et al., to appear in the Astrophysical Journal.


4. “The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: CO Luminosity Functions and the Evolution of the Cosmic Density of Molecular Gas”, by R. Decarli et al., to appear in the Astrophysical Journal.


5. “The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: Continuum Number Counts, Resolved 1.2-mm Extragalactic Background, and Properties of the Faintest Dusty Star Forming Galaxies”, by M. Aravena et al., to appear in the Astrophysical Journal.


6. “The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: Survey Description”, by F. Walter et al., to appear in the Astrophysical Journal.


7. “The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: the Infrared excess of UV-selected z= 2-10 Galaxies as a Function of UV-continuum Slope and Stellar Mass”, by R. Bouwens et al., to appear in theAstrophysical Journal.


8. “The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: Implication for spectral line intensity mapping at millimeter wavelengths and CMB spectral distortions”, by C. L. Carilli et al. to appear in the Astrophysical Journal.


Перевод пресс-релиза ESO eso1633 http://www.eso.org/public/russia/news/eso1633/