Ультрафиолетовое излучение во Вселенной показывает отсутствие малых галактик

Мы представляем, что Вселенная является домом для бесконечного числа галактик всех размеров, но вместо этого ученые, похоже, только способны найти большие. Где все маленькие галактики меньшей массы, которые нам обещали? Группа ученых, возможно, только что раскрыла эту тайну, используя недавно разработанный метод обнаружения невидимого ультрафиолета. излучение на фоне вселенной - излучение, которое морит голодом маленькие галактики газа, необходимого им для образования звезд. Используя эти данные, мы можем отследить, где эти наполовину сформировавшиеся ошибки могли испытать задержку роста.

Более того, исследование может быть использовано для точное компьютерное моделирование происхождения Вселенной и эволюция галактик во времени. Исследование было опубликовано в среду в журнале « Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества» .

Ведущий автор Микеле Фумагалли астрофизик из Университета Дарема в Великобритании и его коллеги начали это исследование около двух лет назад, когда в Европейской южной обсерватории был установлен многоцелевой спектроскопический исследователь (MUSE). Очень Большой Телескоп в чили Инструмент предоставляет астрономам цветовой спектр для каждого пикселя в изображении, что облегчает отображение красного света. Команда использовала его для наблюдения UGC 7321, галактики в 30 миллионах световых лет от Земли.

Мы представляем, что Вселенная является домом для бесконечного числа галактик всех размеров, но вместо этого ученые, похоже, только способны найти большие

Очень большой телескоп (VLT) на площадке наблюдения ESO в Серро-Паранале. Расположенная в пустыне Атакама в Чили, она находится на высоте более 2600 метров над уровнем моря, обеспечивая невероятно сухие и темные условия для просмотра.

«Идея состоит в том, что, поскольку мы не можем смотреть на ультрафиолетовое излучение Земли ... мы используем хитрость», - говорит Фумагалли Inverse . «Вместо этого мы измеряем другой тип света, который напрямую связан».

Мы не можем видеть излучение от Земли, потому что оно поглощается атмосферой, и даже если мы запустили спутник, чтобы изучить его из-за пределов атмосферы, он все еще слишком рассеян, чтобы видеть прямо. Но когда он взаимодействует с газом, он проявляется как видимый красный свет. Исследователи могут использовать это, чтобы работать в обратном направлении и, измеряя количество красного света, измерять количество ультрафиолета.

Исследователи могут использовать это, чтобы работать в обратном направлении и, измеряя количество красного света, измерять количество ультрафиолета

Спиральная галактика UGC 731

Большие галактики, такие как Млечный Путь, защищены от излучения густыми газовыми облаками, но во многих случаях компьютерное моделирование предсказывает, что они будут иметь меньшие спутники-галактики, которых просто не существует. Само излучение производится звездами и очень активные черные дыры в галактиках; мы знаем, что часть ультрафиолета сама может убежать, но мы не знаем, сколько. Таким образом, измеряя его, мы теперь имеем прямой способ охарактеризовать, насколько эффективно галактики излучают излучение, что означает, что мы также можем лучше охарактеризовать такие вещи, как температура Вселенной и то, как в целом развиваются маленькие галактики.

«Если вы поставите стакан воды на солнечный свет, вы увидите, что вода испаряется», - говорит Фумагалли. «Вот что происходит с маленькими галактиками. Если вы поместите маленькие галактики в ультрафиолетовое излучение, их газ испарится, и они не смогут образовывать звезды ».

Исследователи проводят симуляции с темной материей, которая, по нашему мнению, составляет почти 85 процентов всего вещества вселенной, но которая никогда не наблюдалась напрямую. Одно из объяснений того, почему телескопы видят несколько галактик, где, как показывают моделирования, их должно быть много, состоит в том, что некоторые галактики действительно есть, они просто слишком темные, чтобы их видеть, потому что ультрафиолетовое излучение испарило их газ. По сути, их темная материя не светит в свете звезд, потому что сами звезды не могли сформироваться, у нас не было способа сопоставить правильные уровни излучения, чтобы помочь моделям функционировать более точно.

«Теперь мы можем запустить моделирование Вселенной с точными нужными величинами», - говорит Фумагалли.

Аннотация

Мы сообщаем об обнаружении расширенного излучения Halpha от кончика HI-диска близлежащей галактики UGC 7321, находящейся на грани, наблюдаемой с помощью прибора Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) на Очень Большом Телескопе. Поверхностная яркость Halpha быстро исчезает, когда плотность столбцов HI падает ниже N (HI) = 1019 см-2, что согласуется с флуоресценцией, возникающей на фронте ионизации от газа, который фотоионизируется внегалактическим ультрафиолетовым фоном (UVB). Поверхностная яркость, измеренная в этом месте, составляет (1,2 +/- 0,5) x10-19 эрг / с / см ^ 2 / arcsec2, где ошибка является в основном систематической и возникает в результате близости сигнала к краю поля MUSE вид, и из-за наличия линии неба рядом с красной смещенной длиной волны Halpha. Комбинируя карты Halpha и HI 21 см с расчетом радиационного переноса экспоненциального диска, освещенного UVB, мы получаем значение для скорости фотоионизации HI Gamma ~ (6-8) x10-14 1 / с. Это значение согласуется со статистикой передачи леса Lyalpha и с недавними моделями UVB, где преобладают квазары.

Где все маленькие галактики меньшей массы, которые нам обещали?