Погляд художника на гамма-спалах, що пронизує дві галактики (eso.org)
Міжнародна команда вчених використовувала коротку, але дуже яскраву гамма-спалах для вивчення сильно віддалених, а значить, дуже молодих, галактик. Спостереження проводилися в першу чергу Дуже великим телескопом Європейської південної обсерваторії. Астрономи знайшли дві галактики, що існували на ранньому етапі розвитку Всесвіту, але мали більше важких хімічних елементів, ніж Сонце. Цілком можливо, що ці дві галактики спостерігалися в процесі їх зіткнення. Саме в ході таких подій в молодому Всесвіті відбувалися гамма-спалаху, а також утворення великої кількості нових зірок.
Гамма-сплески - найяскравіші викиди енергії у Всесвіті. Якщо такі спалахи тривають більше двох секунд, їх вважають довгими. У описуваної роботі спостерігалася довга спалах, яка зазвичай спостерігається при вибуху наднової молодий масивної зірки. Природа ж коротких спалахів поки невідома, але прийнято вважати, що вони відбуваються при злитті двох невеликих об'єктів, наприклад, нейтронних зірок.
Погляд художника на гамма-спалах (wikipedia.org)
Спостереження, проведені за допомогою Дуже великого телескопа показують, що потужна гамма-спалах пройшла крізь галактику, в якій вона утворилася, і ще через одну галактику, розташовану неподалік. Ми спостерігаємо ці галактики такими, якими вони були близько 12 мільярдів років тому (червоне зміщення галактик - 3.57, тобто ми бачимо їх стан через 1.8 мільярдів років після Великого вибуху). Такі далекі і молоді галактики рідко виробляють гамма-сплески.
При проходженні світла гамма-сплеску крізь галактики, їх міжзоряний газ діяв як фільтр, поглинаючи частину світу на певних довжинах хвиль. Якби не гамма-сплеск, ці тьмяні галактики залишилися б невидимими. Вивчаючи спектральні особливості різних хімічних елементів в спостережуваному світлі спалаху, вчені змогли визначити склад холодного газу в галактиках молодому Всесвіті, і встановити, наскільки багато в них було важких елементів.
Телескоп MPG / ESO (wikipedia.org)
В даний час прийнято вважати, що в галактиках молодому Всесвіті міститься менше важких хімічних елементів, ніж в галактиках сучасному Всесвіті, наприклад, в Чумацькому Шляху. Важкі елементи створюються в процесі еволюції зірок, в ході якого газ в галактиках поступово збагачується важкими елементами. Речовина ж, що утворилося в ході Великого вибуху 13.7 мільярдів років тому, складалося практично виключно з водню і гелію (і невеликої домішки більш важких елементів, наприклад, літію). Важкі елементи, такі як кисень, азот і вуглець, утворилося пізніше в ході термоядерних реакцій всередині зірок. А в міру смерті цих зірок створене ними речовина викидалося в галактики, збагачуючи їх важкими елементами. Тому вважається, що кількість важких елементів в галактиках поступово зростає в міру старіння Всесвіту, а значить, і самих галактик.
Це використовувалося астрофізиками для визначення ступеня еволюції галактик. Чим більше важких елементів, тим старіше галактика. Але нові спостереження відкривають вченим галактики, які менш через два мільярди років після Великого Вибуху вже були дуже багаті важкими елементами. Це революційний результат.
Щоб міжзоряний газу в цій дивній парі молодих галактик збагачувався важкими елементами так швидко, вони повинні були характеризуватися неймовірно потужним звездообразованием. Але так як ці галактики розташовані дуже близько один від одного, вони можуть перебувати в зіткненні, а це, в свою чергу, веде до активного зореутворення. Разом з тим, гамма-спалаху також характерні для регіонів активного зореутворення, так що результати даного дослідження можуть слугувати додатковим підтвердженням цієї гіпотези.
Можливо, в таких галактиках особливо енергійне зореутворення завершується ще на ранньому етапі розвитку Всесвіту. У цьому випадку через дванадцять мільярдів років, сьогодні, в таких проеволюціоніровавшіх галактиках повинно бути велика кількість зіркових останків, таких як чорні діри і холодні карлики. Ці замовкли, темні і не випромінюють галактики - лише слабкі тіні того, чим вони були в епоху своєї блискучої юності з активним звездообразованием. Виявлення таких галактик може виявитися дуже складним завданням.
«Нам дуже пощастило, що ми спостерігали спалах GRB 090323 ще тоді, коли післясвітіння сплеску було досить яскравим, і можна було провести детальні спостереження з Дуже великою телескопом. Світло гамма-сплесків у видимому діапазоні загасає швидко, і встигнути провести якісні спостереження дуже важко. У майбутньому, коли у нас з'являться набагато більш потужні інструменти, ми сподіваємося знову побачити ці галактики, вони стануть чудовою мішенню для Надзвичайно великого телескопа »- підсумовує Савален.