Астрономы открыли самый удаленный и, следовательно, самый ранний пример слияния галактик. Объекты находятся на красном смещении 7,15, что в стандартной космологии отвечает времени жизни Вселенной примерно в 750 миллионов лет. Открытие удалось сделать благодаря наблюдению пыли, а также линий кислорода и углерода при помощи обсерватории ALMA, пишут авторы в журнале Publications of the Astronomical Society of Japan, препринт доступен на сайте arXiv.org.
Большинство галактик во Вселенной в течение своей эволюции сталкивается и сливается с другими подобными объектами. Однако из-за чрезвычайно больших расстояний звезды, как правило, проходят на значительном удалении друг от друга. Тем не менее, межзвездные облака газа и пыли оказываются возмущены изменяющимся гравитационным потенциалом и смешением. В них могут возникать новые движения и конденсации, что стимулирует процесс возникновения новых светил, поэтому взаимодействия галактик обычно приводят к вспышке звездообразования, что можно заметить по спектру объектов.
Видимые свойства наиболее далеких объектов могут быть модифицированы межгалактической средой, параметры которой менялись в ранние эпохи. После остывания первичного вещества и появления реликтового излучения основная масса обычной материи представляла атомарный водород. Однако появление света первых излучающих объектов, таких как звезды поколения III и квазары, опять начало превращать нейтральный водород в ионизованный. Этот процесс, называемый реионизацией, проходил на красных смещениях примерно от 15 до 6.
Экстремально далекие галактики можно выделить по эффекту Гана — Петерсона (отсутствие излучения на частотах выше определенной). Этот феномен связан с тем, что до реионизации межгалактическая среда была заполнена нейтральным водородом, который очень эффективно поглощает любое излучение с длинами волн короче 912 ангстрем, что соответствует ионизации электрона из основного состояния. Из-за расширения Вселенной наблюдаемое сегодня излучение оказывается сдвинуто в более длинноволновую область, поэтому на основе предельной частоты можно определить красное смещение излучающего объекта.
Эффект Гана — Петерсона позволил выделить немало чрезвычайно ранних галактик на красном смещении более 7, но их детальное исследование обычно невозможно из-за слишком малой яркости. Тем не менее, эпоха реионизации представляет отдельный интерес в контексте эволюции галактик, так как в это время должен был происходить активный рост и слияние таких объектов, которые в то время преимущественно состояли из необогащенного тяжелыми элементами водорода.
Такуя Хасимото (Takuya Hashimoto) из японского Университета Васэда и его коллеги опубликовали результаты спектроскопического исследования экстремально далекого объекта B14-65666 при помощи массива телескопов ALMA. Ранее наблюдения проводил орбитальный телескоп «Хаббл», который смог разглядеть два отдельных пятна ультрафиолетового излучения в покоящейся системе координат, а данные ALMA позволили обнаружить линии ионизованных углерода и кислорода (CII 158 µm и OIII 88 µm) и непрерывного излучения пыли в двух спектральных полосах.
Высокое пространственное разрешение ALMA помогло выявить две отдельных области излучения в линиях, которые соответствуют ранее найденным «Хабблом», причем их спектральные центры сдвинуты друг относительно друга, что авторы интерпретируют как смещение из-за эффекта Доплера при движении со скоростью около 200 километров в секунду. Светимость в линиях оказалось чрезвычайно высокой, рекордной для галактик на красном смещении более 6. Также удалось оценить суммарную светимость пыли и ее температуру, которая оказалась на уровне 50–60 кельвин.
Воспользовавшись всеми имеющимися спектральными данными, авторы провели моделирование звездного населения и темпа звездообразования. Оказалось, что в этом объекте звезды по массе примерно соответствуют 10 процентам звезд Млечного Пути, однако звездообразование оказалось чрезвычайно интенсивным, около 200 масс Солнца в год (в Млечном Пути эта величина оценивается на уровне одной массы Солнца в год). Вместе эта информация указывает, что B14-65666 — это две сливающиеся галактики, в которых из-за взаимодействия с огромной скоростью образуются новые звезды, что делает данный объект наиболее далеким примером слияния.
Ранее при помощи ALMA удалось обнаружить самый далекий кислород во Вселенной. В прошлом году радиотелескоп VLA позволил найти самую далекую радиогалактику, а «Хаббл» увидел самую далекую звезду.
Тимур Кешелава
Оно возникло из-за сильной солнечной вспышки и выброса плазмы
Китайские астрономы сообщили о первом случае регистрации наземного возрастания солнечных космических лучей на Земле, Луне и Марсе. Само по себе событие не было очень мощным и возникло в октябре 2021 года из-за сильной вспышки и коронального выброса массы на Солнце. Статья опубликована в журнале Geophysical Research Letters. Когда на Солнце происходят мощные вспышки или корональные выбросы массы, то в гелиосфере наблюдается возрастание интенсивности энергетических частиц солнечных космических лучей (в основном это протоны), которые способны негативно влиять на здоровье астронавтов или электронику космических аппаратов и кораблей. При этом могут возникать события наземного возрастания солнечных космических лучей (GLE-событие), когда ускоренные протоны с энергиями от пятисот мегаэлектронвольт до нескольких гигаэлектронвольт способны достичь поверхности Земли, порождая в атмосфере множество вторичных частиц, что обнаруживается наземными детекторами. Такие события относительно редки, с 1942 года их зарегистрировано 73 штуки. Группа астрономов во главе с Го Цзиннань (Jingnan Guo) из Научно-технического университета Китая опубликовала результаты анализа наблюдений первого случая регистрации наземного возрастания солнечных космических лучей на поверхностях сразу трех небесных тел — Земли, Луны и Марса. Речь идет о событии GLE73, которое произошло 28 октября 2021 года и связано с солнечной вспышкой класса X1.0 и сопровождавшим ее мощным корональным выбросом массы. Ученые рассматривали данные, полученные прибором LND на борту китайской станции «Чанъэ-4» на поверхности обратной стороны Луны, инструментом CRaTER на борту орбитального лунного зонда LRO, детектором RAMIS на спутнике Eu:CROPIS на полярной 600-километровой околоземной орбите, а также детектором RAD на борту марсохода «Кьюриосити». Поскольку Луна не имеет глобального магнитного поля или плотной атмосферы, то солнечные космические лучи могут достигать ее поверхности напрямую, а также взаимодействовать с реголитом, порождая вторичные частицы. У Марса тоже отсутствует глобальная магнитосфера, однако есть тонкая атмосфера, в которой солнечные космические лучи способны терять часть энергии и генерировать вторичные частицы, которые, как и в случае Луны, будут возникать и при взаимодействии первичных частиц с грунтом. В случае околоземной орбиты измеренная общая доза поглощенного излучения от солнечных космических лучей составила 10,474 миллигрей, околомарсианской — 9,186 миллигрей, окололунной — 31,191 миллигрей. На показания детектора RAMIS, скорее всего, влиял тот факт, что он находился за трехмиллиметровым алюминиевым экраном, в то время как CRaTER был наименее экранированным детектором. В случае лунной поверхности измеренная доза поглощенного излучения составила около 17 миллигрей, при этом значение смоделированной дозы составляет около 11 миллигрей. Для поверхности Марса поглощенная доза составила 0,288 миллигрея, при этом наиболее верная по мнению ученых модель дает значение дозы 0,315 миллигрея. Ученые отмечают, что радиационный эффект GLE73 по сравнению с другими GLE-событиями не выглядит очень большим, возможно из-за недостаточной эффективности ускорения частиц во время выброса или вспышки. Считается, что острая лучевая болезнь развивается у человека, если его тело получит дозу выше 700 миллигрей одномоментно или за короткое время. Ни одно из событий типа GLE на Марсе не преодолело этот порог по измеренной дозе, а вот на Луне 12 из 67 событий превысили этот уровень. Для лучшего понимания угрозы таких событий для астронавтов и техники, а также создания более точных моделей, необходимо продолжать мониторинг радиационной обстановки как на Земле, так и в межпланетном пространстве и на поверхности других небесных тел. Ранее мы рассказывали о том, как десять космических аппаратов отследили путешествие солнечной плазмы по Солнечной системе.