Взрыв проломил вселенскую стену

Найден самый далекий объект во Вселенной

Астрономам удалось пробить «стену» в нашей Вселенной, пройти сквозь которую не удавалось десятки лет: они увидели, как всего через 600 миллионов лет после Большого взрыва погибла звезда. Раз она погибла, перед этим она жила, что уже само по себе многое говорит о таком раннем прошлом Вселенной.

В попытках обнаружить самый далекий, а значит, и самый ранний во Вселенной объект астрономы никак не могли перебраться через своего рода «водораздел» — 800 миллионов лет от Большого взрыва. В этот момент наш мир был в 8 раз меньше, чем сейчас, и вместе со всей Вселенной излучение от таких далеких источников за последующие 12,8 миллиарда лет эволюции мира расширилось в те же 8 раз, превратившись из, например, ультрафиолетового, в инфракрасное — то есть передвинувшись из-за одной границы видимого диапазона за противоположную.

Астрономы в таком случае говорят, что красное смещение источника этого света составляет z=7, то есть длина волны увеличилась в z+1 раз. Во многом именно это обстоятельство и определяло наш «горизонт» — искать объекты еще более «красные», чем z=7, очень сложно по техническим причинам. Однако есть и еще один фактор — прежде Вселенная была очень молода, и кто знает, в какой момент в ней появились источники излучения, которые мы могли бы видеть и которые снова сделали наш мир ярким после сотен миллионов лет темноты.

В прошлый четверг космический аппарат Swift, предназначенный для поиска гамма-всплесков, прорвал этот «водораздел».

В 11.55 по Москве он зафиксировал очередную вспышку гамма-излучения, получившую по дате взрыва обозначение GRB 090423. Как выяснилось позднее, это был взрыв звезды, случившийся всего через 600 миллионов лет после Большого взрыва, около 13,1 миллиарда лет назад, когда Вселенная была в 9,2 раза меньше своих нынешних размеров: красное смещение объекта оказалось z=8,2. Предыдущий подтвержденный рекордсмен — далекая галактика — находится на красном смещении z=6,96, а самый далекий гамма-всплеск, найденный тем же Swift'ом в сентябре прошлого года, находился на z=6,7.

Событие с самого начала показалось подозрительным. Избыточное количество фотонов гамма-диапазона в течение примерно 10 секунд приходило из области неба, расположенной в направлении на созвездие Льва. Повернувшись в ту же область своими рентгеновским и оптическим телескопами, Swift увидел быстро угасающий рентгеновский источник, но в оптике и ультрафиолете там было пусто — свет самого взрыва поглотили миллиарды световых лет газа, лежащих на пути от нас к источнику.

В течение первого же часа после вспышки к работе подключились наземные телескопы. Хотя первичный источник к тому моменту уже угас, газ, сметенный ударной волной от взрыва, только начинал светиться. В Европе в это время уже был день, а вот наблюдения этого «послесвечения» на Гавайях, которые произвел британский инфракрасный телескоп UKIRT, лишь еще более усугубили подозрения: объект был неплохо виден почти во всем инфракрасном диапазоне, но вот на самых коротких ИК-волнах около 1000 нм его спектр резко обрывался. Ученые догадались, что дело в огромном красном смещении — все излучение на коротких волнах «съел» нейтральный газ, но здесь эти «короткие» волны за счет расширения вселенной растянулись до 1000 нм. Наблюдатели на UKIRT оценили z величиной больше 8.

Окончательно красное смещение смогли установить итальянские астрономы, сумевшие вечером получить полноценный спектр объекта с помощью телескопа имени Галилея на канарском острове Ла Пальма.

Объект находился на z=8,2, а значит, свет от него шел к нам более 13 миллиардов лет. Чуть позднее, когда наша планета повернулась к созвездию Льва Южной Америкой, эти данные подтвердились на спектрах, полученных с помощью очень большого телескопа VLT Европейской южной обсерватории в Чили.



Распределение обнаруженных космическим аппаратом Swift гамма-всплесков по величине их красного смещения z. Отмечены также красное смещение самых известных далёких квазара и галактики. // E.Berger/Harvard/CfA

Распределение обнаруженных космическим аппаратом Swift гамма-всплесков по величине их красного смещения z. Отмечены также красное смещение самых известных далёких квазара и галактики. // E.Berger/Harvard/CfA

Понять возбуждение астрономов по поводу GRB090423 несложно. Во-первых, он позволил им заглянуть за «проклятый» барьер в z=7. Хотя пять лет назад группа французских астрономов объявила об обнаружении карликовой галактики на z=10, изображение которой было увеличено гравитационной линзой, эти данные независимо так и не были подтверждены, да и сами авторы — наверное, неспроста — перестали настаивать на этом результате.


Во-вторых, сам гамма-всплеск — это наверняка взрыв массивной звезды, который закончился образованием черной дыры. Такие звезды живут недолго, какие-то миллионы лет (против миллиардов у нашего Солнца), но именно они обогатили межзвездную среду тяжелыми элементами, из которых состоит и наша планета, и мы сами. Судя по всему, это «обогащение» началось уже минимум через 600 миллионов лет после Большого взрыва.

Наконец, в-третьих, сам этот взрыв и многочисленные подобные ему взрывы, которые, несомненно, удастся обнаружить в будущем, помогут «подсветить» Вселенную и помочь разобраться в ее устройстве в эпоху, которую астрономы все еще называют «темной».