«Мы удивлены, потому что структура плотного газа расширена намного больше, чем ожидалось в прото-сверхскоплении», — сказал д-р Маватари. «Чтобы получить полную картину этой крупнейшей структуры в молодой Вселенной, необходимы более широкие полевые наблюдения с использованием узкополосных фильтров. Это именно тот тип серьезных исследований, которые можно провести с помощью Hyper Suprime-Cam (HSC), недавно установленной на телескопе Subaru. . Мы намерены изучить отношения газ-галактика в различных прото-сверхскоплениях с помощью HSC ".Понимание распределения материи во ВселеннойЗвезды собираются в галактики, а галактики группируются в более крупные структуры, такие как скопления или сверхскопления.
Материя в современной Вселенной имеет иерархическую структуру в масштабе ~ 100 миллионов световых лет. Однако мы не можем наблюдать неоднородную структуру ни в каком направлении или на расстоянии в более крупных масштабах. Одна из важных задач современной астрономии — выяснить, насколько идеально сохраняется крупномасштабная однородность и однородность в распределении материи. Кроме того, астрономы стремятся исследовать свойства зародышей крупномасштабных структур (то есть начальных флуктуаций материи), которые существовали в начале Вселенной.
Таким образом, важно наблюдать огромные сооружения в разные эпохи (что переводится как расстояния). Изучение газовой материи, а также галактик необходимо для точного и всестороннего понимания.
Это связано с тем, что известно, что местные сверхскопления богаты газом. Кроме того, очевидно, что существует множество новорожденных галактик в древних (или далеких) скоплениях.
Детальное сравнение пространственного распределения галактик и газа в ранние эпохи Вселенной очень важно для понимания процесса образования галактик из тусклых (слабо излучающих свет) сгустков газа в ранней Вселенной.Чтобы исследовать первые тусклые газовые облака, астрономы используют тот факт, что свет от ярких далеких объектов затемняется газом переднего плана (создавая эффект, подобный «теневой картине»).
Поскольку нейтральный водород в газовом облаке поглощает и затемняет свет от фоновых объектов на определенной длине волны, мы можем видеть характерную особенность поглощения в спектре фонового объекта. Во многих предыдущих наблюдениях исследователи использовали квазары (очень яркие и далекие) в качестве фоновых источников света. Поскольку яркие квазары очень редки, возможности для таких наблюдений ограничены.
Это позволяет астрономам получать информацию о газе, который находится только на линии прямой видимости между одиночным QSO и Землей в широкой области обзора. Долгое время ставилась цель получить «многомерную» информацию о газе (например, пространственное разрешение газовых облаков), а не «одномерный» вид, доступный в настоящее время.
Это требует нового подхода.Расширение обзораЧтобы расширить свой взгляд на эти объекты в ранней Вселенной, доктор Кен Маватари из Университета Сангио в Осаке и его коллеги недавно разработали схему для анализа пространственного распределения нейтрального газообразного водорода с использованием данных изображений галактик далекой эпохи.
У этого подхода есть два основных преимущества. Во-первых, вместо редких квазаров команда использует многочисленные нормальные галактики в качестве фоновых источников света для исследования распределения газа в различных местах в зоне поиска. Во-вторых, они используют данные изображений, полученные с помощью узкополосного фильтра на Suprime-cam. Он настроен таким образом, чтобы можно было передавать свет с определенными длинами волн, чтобы фиксировать свидетельства поглощения нейтральным газообразным водородом (эффект теневого изображения).
По сравнению с традиционной схемой наблюдений, основанной на спектроскопии квазаров, этот новый метод позволяет Маватари и его сотрудникам относительно быстро получать информацию о распределении газа на обширных территориях.Исследователи применили свою схему к данным изображений, полученных с помощью телескопа Subaru Suprime-Cam, сделанного в их предыдущем большом обзоре галактик.
Поля, исследуемые в этой работе, включают поле SSA22, предшественника сверхскопления галактик (прото-сверхскопление), где молодые галактики активно формируются во Вселенной 11,5 миллиардов лет назад в ранней Вселенной.Новые карты распределения нейтрального водородаРабота исследователей привела к созданию очень обширных карт нейтрального газообразного водорода в трех изученных месторождениях. Похоже, что поглощение нейтрального газообразного водорода значительно сильнее во всем поле протосверхскопления SSA22 по сравнению с таковым в нормальных полях (SXDS и GOODS-N).
Ясно подтверждено, что среда протосверхскопления богата нейтральным газообразным водородом, который является основным строительным блоком галактик.Работа команды также показала, что распределение газа в области протосверхскопления не идеально совпадает с распределением галактик. В то время как протосверхскопление богато как галактиками, так и газом, нет никакой зависимости количества газа от локального масштаба, коррелирующей с плотностью галактик внутри протосверхскопления. Этот результат может означать, что нейтральный газообразный водород не только связан с отдельными галактиками, но также распространяется диффузно по межгалактическому пространству только в протосверхскоплении.
Поскольку избыток нейтрального газообразного водорода в поле SSA22 обнаруживается по всей исследуемой области, эта структура сверхплотного газа фактически простирается более чем на 160 миллионов световых лет. В традиционном представлении о формировании структур флуктуации плотности вещества считаются меньшими, а крупномасштабные структуры с высокой плотностью встречались реже в ранней Вселенной. Открытие того, что газовая структура, простирающаяся на более чем 160 миллионов световых лет (что примерно соответствует масштабу современных сверхскоплений), уже существовала во Вселенной 11,5 миллиардов лет назад, является неожиданным результатом этого исследования.
Изучая пространственное распределение нейтрального газообразного водорода на очень большой территории, исследователи открыли новое окно в связи между газом и галактиками в молодой Вселенной. Огромная газовая структура SSA22, обнаруженная в этой работе, считается ключевым объектом для проверки стандартной теории формирования структуры, и поэтому ожидается дальнейшее исследование.
Это исследование будет опубликовано в журнале Британского королевского астрономического общества (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, издательство Oxford University Press) в его печатной версии за июнь 2017 года.