Ранее в этом году EGS8p7 был идентифицирован как кандидат для дальнейшего исследования на основе данных, собранных космическим телескопом Хаббла НАСА и космическим телескопом Спитцера. Используя многообъектный спектрометр для инфракрасных исследований (MOSFIRE) в W.M. В обсерватории Кека на Гавайях исследователи провели спектрографический анализ галактики, чтобы определить ее красное смещение. Красное смещение является результатом эффекта Доплера, того же явления, которое заставляет сирену на пожарной машине понижать высоту звука при проезде грузовика.
Однако с небесными объектами «растягивается» свет, а не звук; вместо слышимого падения тона происходит сдвиг от фактического цвета к более красным длинам волн.Красное смещение традиционно используется для измерения расстояния до галактик, но его трудно определить, глядя на самые далекие — и, следовательно, самые ранние — объекты Вселенной.
Сразу после Большого взрыва Вселенная представляла собой суп из заряженных частиц — электронов и протонов — и света (фотонов). Поскольку эти фотоны рассеивались свободными электронами, ранняя Вселенная не могла пропускать свет.
К 380 000 годам после Большого взрыва Вселенная достаточно остыла, чтобы свободные электроны и протоны объединились в нейтральные атомы водорода, которые заполнили Вселенную, позволяя свету путешествовать по космосу. Затем, когда Вселенной было всего от полумиллиарда до миллиарда лет, первые галактики включились и реионизировали нейтральный газ.
Сегодня Вселенная остается ионизированной.Однако до реионизации облака нейтральных атомов водорода поглощали бы определенное излучение, испускаемое молодыми, вновь формирующимися галактиками, включая так называемую линию Лаймана-альфа, спектральную характеристику горячего водородного газа, нагретого ультрафиолетовым излучением от новые звезды и обычно используемый индикатор звездообразования.Из-за этого поглощения теоретически не могло быть возможным наблюдать линию Лаймана-альфа от EGS8p7.«Если вы посмотрите на галактики в ранней Вселенной, там много нейтрального водорода, который непрозрачен для этого излучения», — говорит Зитрин. «Мы ожидаем, что большая часть излучения этой галактики будет поглощена водородом в промежуточном пространстве.
Тем не менее, мы все еще видим Лайман-альфа из этой галактики».Они обнаружили его с помощью спектрометра MOSFIRE, который фиксирует химические признаки всего, от звезд до далеких галактик, в ближнем инфракрасном диапазоне длин волн (0,97–2,45 микрона, или миллионных долей метра).
«Удивительным аспектом настоящего открытия является то, что мы обнаружили эту линию Лайман-альфа в явно слабой галактике при красном смещении 8,68, соответствующем времени, когда Вселенная должна быть заполнена поглощающими водородными облаками», — говорит Эллис. До их открытия самая дальняя обнаруженная галактика имела красное смещение 7,73.Исследователи говорят, что одна из возможных причин, по которой объект может быть видимым, несмотря на поглощающие водород облака, заключается в том, что реионизация водорода не происходила равномерно. «Данные нескольких наблюдений указывают на то, что процесс реионизации, вероятно, носит неоднородный характер», — говорит Зитрин. «Некоторые объекты настолько яркие, что образуют пузырь из ионизированного водорода. Но этот процесс не согласован во всех направлениях».
"Наблюдаемая нами галактика EGS8p7, которая необычайно светится, может питаться от группы необычно горячих звезд и может обладать особыми свойствами, которые позволили ей создать большой пузырь ионизированного водорода намного раньше, чем это возможно для более типичных галактики в это время », — говорит Сирио Белли, аспирант Калифорнийского технологического института, работавший над проектом.«В настоящее время мы более тщательно рассчитываем точные шансы найти эту галактику и увидеть это излучение от нее, а также понять, нужно ли нам пересматривать временную шкалу реионизации, что является одним из основных ключевых вопросов, на которые необходимо ответить в нашем понимании эволюция Вселенной », — говорит Зитрин.Соавторами статьи являются Иво Лаббе, Рихард Боувенс, Гвидо Робертс-Борсани, Даниэль П. Старк, Паскаль А. Оеш и Ренске Смит.
Исследование спонсировалось НАСА через стипендию Хаббла, Институт астрономии Эдинбургского университета и Национальный научный фонд. MOSFIRE стал возможен благодаря финансированию, предоставленному Национальным научным фондом и благотворителями по астрономии Гордоном и Бетти Мур.
Сотрудничающие учреждения включают Йельский университет, Университет Аризоны, Университетский колледж Лондона, Лейденский университет (Нидерланды) и Даремский университет (Великобритания).