space

Анализ 2000 галактик с помощью радиотелескопа MeerKat

Галактики — массивные скопления газа, пыли, миллиардов звезд и их солнечных систем — являются фундаментальным компонентом нашей Вселенной.

Понимание того, как они формировались и развивались на протяжении космических эпох, остается одной из величайших проблем современной астрономии. Для этого есть несколько причин.

Во-первых, количество галактик: по оценкам астрономов, в нашей Вселенной около 200 миллиардов галактик. Во-вторых, огромные размеры и возраст этих галактик. Их возраст составляет от 100 миллионов до 10 миллиардов световых лет, а размер — примерно от 3 000 до 300 000 световых лет.

Размер одного светового года составляет 9,46 x 10¹² км — тогда очевидно, что галактики огромны и древние. Однако галактики не совсем загадочные. Технологии позволяют астрономам изучать и анализировать их гораздо более подробно, чем это было возможно раньше. В нашем новом исследовании использовались наблюдения с мощной группы радиотелескопов MeerKAT, расположенной в Южной Африке, для анализа более 2000 галактик.

MeerKAT — самый чувствительный радиотелескоп в южном полушарии, пока не будет завершена разработка Square Kilometer Array (SKA, который станет крупнейшим радиотелескопом в мире).

Наши результаты показывают, что внутри проанализированных нами галактик эволюция, вероятно, сопровождается потерей энергии электронами космических лучей со временем. Энергия не может и не может просто исчезнуть.

Вместо этого, когда электроны замедляются, их энергия преобразуется в энергию электромагнитного излучения. Эти выбросы после выхода за пределы галактики и пересечения космических расстояний являются одними из контрольных сигналов, обнаруженных MeerKAT.

Эти данные помогают нам лучше понять природу этих галактик, а также формирование и эволюцию галактик в целом, включая нашу родную галактику, Млечный Путь, которая в настоящее время может претерпевать аналогичный процесс. Это не повод для беспокойства; это просто то, что ученые хотят лучше понять.

Объединение данных

Наше исследование было так называемым статистическим анализом. Различные астрофизические явления создают электромагнитные волны разной длины, включая радио, видимый свет, инфракрасное, ультрафиолетовое и рентгеновское излучение. Поэтому важно иметь возможность комбинировать различные наблюдения в широком диапазоне спектров.

Вот что позволяет статистический анализ. Мы выбрали 2094 галактики, которые активно образуют звезды, что означает, что они энергичны и молоды — в космических масштабах времени. Это идеальный образец для изучения того, как растут галактики, и ключевых особенностей, влияющих на их формирование и эволюцию.

Расстояния до этих галактик настолько велики, что свету, самому быстрому посланнику во Вселенной, требуется от 1 до 11 миллиардов лет, чтобы добраться до них.

Итак, галактики, которые мы наблюдаем сейчас, отражают то, какими они были примерно от 1 до 11 миллиардов лет назад; они находятся на разных стадиях эволюции.

Затем мы изучили фундаментальные физические свойства этих далеких галактик, объединив новые наблюдения с MeerKAT и существующие данные наблюдений с других телескопов.

Данные MeerKAT были собраны в течение почти 20 часов в рамках проекта MeerKAT International GHz Tiered Extragalactic Exploration (MIGHTEE).

Мы стремились наблюдать глубокое внегалактическое пространство для изучения космической эволюции галактик. Это один из крупных исследовательских проектов MeerKAT, который получил приоритет южноафриканской радиоастрономической обсерватории.

Основные выводы

Объединив излучение видимого, инфракрасного и радиоизлучения от этих выбранных 2094 галактик, в исследовании было измерено, насколько массивными, насколько активными и насколько яркими они кажутся на разных радиочастотах, а также некоторые другие фундаментальные физические свойства.

Затем мы связали интенсивности радиоизлучения с измеренными физическими свойствами этих галактик. Разница между радиоизлучениями на разных радиочастотах коррелировала с массой галактик. В среднем самые массивные галактики показывают наибольшую разницу в интенсивности радиоизлучения на разных радиочастотах.

В среднем мы обнаруживаем, что чем массивнее галактика, тем больше такая разница. Дальнейший количественный анализ показывает, что эта статистическая тенденция согласуется с радиоизлучением электронов космических лучей, которые постепенно замедляются — процесс, который сопровождает эти галактики на разных этапах эволюции. 

Поделиться с друзьями: