Астрономи звернулися до майже непомітних об’єктів поруч із Чумацьким Шляхом, щоб відповісти на питання про найдавніші етапи космічної історії. Дослідники порівнюють цей підхід із ситуацією, коли про весну судять за врожаєм літа. Саме так команда під керівництвом Азаде Фаттахі використала ультраслабкі карликові галактики як інструмент для реконструкції умов раннього Всесвіту. Їхні симуляції показали – ці системи реагують на давні процеси набагато чутливіше, ніж великі галактики.
У центрі роботи – масштабний проєкт моделювання, реалізований у межах партнерства LYRA. Він став найбільшим за кількістю змодельованих ультраслабких галактик і вимагав місяців обчислень на потужному суперкомп’ютері. Результат – деталізована картина формування найменших галактик, яка дозволяє буквально «прочитати» сигнали з епохи перших сотень мільйонів років після Великого Вибуху.
Ультраслабкі карликові галактики вважають своєрідними космічними «скам’янілостями». Вони містять лише тисячі або мільйони зірок і майже не змінювалися з часу свого виникнення. Для порівняння – у Чумацькому Шляху їх близько 250 мільярдів. Саме ця простота робить їх безцінними архівами, які зберігають інформацію про ранні етапи розвитку Всесвіту.
Ключову роль у дослідженні відіграє Ліман-Вернерівське випромінювання – ультрафіолетовий фон, який створювали перші зірки та квазари. Воно руйнує молекулярний водень, без якого газ не може охолонути і сформувати нові світила. Таким чином, інтенсивність цього випромінювання прямо впливала на те, чи з’являться зірки в найменших структурах темної матерії.
Моделювання показало різку залежність долі найменших гало від сили цього випромінювання. Вчені змінювали параметри LW-фону і спостерігали, як це впливає на формування галактик. Результати виявилися однозначними – навіть незначні коливання умов могли визначити подальший розвиток системи.
У випадках сильного випромінювання частина гало залишалася повністю темною – без жодної зірки. Якщо ж фон був слабшим, ті самі гало перетворювалися на видимі галактики. Така «бінарна» реакція і пояснює, чому ультраслабкі карликові галактики є настільки точними індикаторами ранніх умов.
Сучасні уявлення про Всесвіт передбачають, що темна матерія становить приблизно 27% його складу. Проте механізми появи перших зірок залишаються не до кінця зрозумілими. Нові результати пропонують напрям для пошуку відповідей – вивчення локальних карликових галактик як носіїв давніх сигналів.
Цей підхід особливо актуальний на тлі відкриттів космічного телескопа Джеймса Вебба, який виявив масивні галактики у дуже ранній період історії Всесвіту. Симуляції LYRA не суперечать цим даним, а доповнюють їх – пропонуючи досліджувати не лише далекі об’єкти, а й найближчих космічних «свідків» тих часів.
Проблема полягає в тому, що прямі спостереження раннього Всесвіту обмежені. Саме тому метод аналізу ультраслабких галактик стає альтернативою – він дозволяє відновлювати умови минулого, досліджуючи сучасні об’єкти поруч із нами.
Наступним етапом стане робота обсерваторії Вери К. Рубін. Вона проведе масштабний огляд неба і складе найповніший каталог карликових галактик-супутників Чумацького Шляху. Очікується відкриття десятків, а можливо і сотень нових об’єктів, які стануть матеріалом для перевірки теоретичних моделей.
Маса ультраслабких галактик може бути у мільйон разів меншою за масу Чумацького Шляху. Вони містять лише кілька тисяч зірок, але навіть така кількість здатна зберігати інформацію про ранні етапи космічної історії – у віці зірок і їхньому хімічному складі.
Для створення симуляцій знадобилося понад шість місяців безперервної роботи суперкомп’ютера і близько 300 терабайтів даних. Це колосальний обсяг, який потребував спеціальних методів обробки. Водночас майбутні спостереження мають значно розширити відомий каталог таких галактик.
Найближча з них – Segue 1 – розташована приблизно за 80 тисяч світлових років і містить близько тисячі зірок. Кожна з них є носієм інформації про ранній Всесвіт. Попри свою близькість, ця галактика фактично є живим архівом епохи, яку сучасні телескопи лише починають досліджувати. Саме такі об’єкти можуть допомогти розкрити, яким був космос у перші сотні мільйонів років після його народження.
Залишити коментар