Галактики, которых оказалось в ~ 10 раз больше, на данном снимке предстают точками

_gzt.ru/f/upload/files/10/03/25/126..jpg - cнимок, послуживший основой для иллюстрации к статье, с высоким качеством и большим количеством галактик.
Самых далеких галактик может быть в десять раз больше, чем считалось ранее. Физики выяснили, что один из методов их поиска отличался значительной погрешностью. Астрономы установили, что при изучении удаленных галактик примерно 90 процентов скоплений обнаружить не удается.
Подробное исследование международного коллектива ученых опубликовано в журнале Nature.

Статья, озаглавленная «Излучение 5% фотонов излучения серии Лаймана от галактик с высоким красным смещением и активным образованием звезд», посвящена явлению, которое использовалось астрономами для поиска наиболее удаленных галактик. Из нее следует то, что число галактик было существенно недооценено.

Участок неба с самыми дальними галактиками

Астрономам уже достаточно давно было известно, что традиционными методами поиска галактик с большим красным смещением невозможно найти часть объектов. При этом точное количество "потерянных" галактик подсчитано не было. В рамках новой работы астрофизики смогли восполнить этот пробел. Используя данные, собранные массивом телескопов VLT, ученые оценивали, сколько галактик "теряется" при использовании метода поиска по одной из спектральных линий Лайман-альфа. При этом ученых преимущественно интересовали скопления со смещением 2,2 ( то есть удаленные от Земли примерно на 10 миллиардов световых лет ).

Ультрафиолет
Исследователи из Великобритании, Испании, США, Франции, Швеции и Швейцарии проанализировали ультрафиолетовое излучение, которое физики называют «серией Лаймана». Его открыл американский ученый Теодор Лайман в 1906 году во время экспериментов по изучению спектра атома водорода. Позже, с появлением квантовой механики, оно получило более четкое объяснение.

Спектр атома водорода в видимом свете, набор линий, называемой серией Бальмера.
Серия Лаймана уже невидима - она приходится на ультрафиолетовое излучение.
Источник: Jan Homann

Сверху - фрагмент солнечного спектра, снятый в отражении от компакт-диска обычным фотоаппаратом. Снизу - спектр, полученный при помощи телескопа и спектроскопа: видно, что радуга далеко не непрерывна. Провалы в спектре возникают при поглощении света каким-либо веществом, если же вещество само излучает - то видны яркие линии на темном фоне.

Что такое «серия» на языке физиков? Если на свечение раскаленного водорода или иного газа посмотреть через призму или, используя отражение в поверхности компакт-диска, то можно увидеть радужный спектр. При рассмотрении через качественный спектроскоп он оказывается не сплошным, а состоящим из многих узких линий определенного цвета. Совокупность таких линий специалисты по спектральному анализу назвали «сериями».

Каждая линия возникает при переходе электрона с одной орбиты на другую и для астрономов одна из таких линий с кодовым обозначением Лайман-альфа ( первая линия в серии Лаймана ) играет очень важную роль. Почему? Потому что именно такое излучение проще всего зарегистрировать от самых далеких галактик, по крайней мере, так считалось вплоть до недавнего времени. Ученые, конечно, отдавали себе отчет в том, что часть галактик при этом теряется, но вот какая часть — оставалось неясным.

Провести простой спектральный анализ может любой желающий при помощи очень дешевого "прибора", компакт-диска. На этом снимке показан фрагмент спектра энергосберегающей лампы: видно, что спектр не сплошной, в нем есть провал между синей и зеленой областью.

Авторы статьи в Nature рассчитали процент фотонов линии Лайман-альфа, который так и не вылетает за пределы галактик. Водород, который излучает эти фотоны, их же и поглощает, поэтому далеко не все кванты света («фотон» и «квант света» — синонимы) попадают в телескопы астрономов. Согласно опубликованным расчетам, теряется 19 фотонов из 20!

Это очень много и уже в аннотации своей работы ученые говорят о том, что все ранее сделанные оценки числа наиболее удаленных галактик надо пересмотреть на порядок. Согласно предварительным данным, их число может быть больше в десять раз, чем предполагалось до сих пор.

Уточнения к уточнению
Необходимо сделать несколько оговорок — неправильно оценивалось не общее число галактик, а только число самых далеких (до которых около 10 млрд световых лет), и говорить о «перевороте в астрономии» пока не следует. Ученые указали, что наряду с наблюдением за ультрафиолетовым излучением линии Лайман-альфа есть и другие, более точные методы. Можно, к примеру, искать галактики при помощи другого излучения — красной линии H-альфа.

Линия H-альфа (от латинской H, химический символ водорода) практически не поглощается облаками газа, и ее видно намного лучше, чем первую линию серии Лаймана. Именно сопоставление данных, полученных при наблюдении за H-альфа и Лайман-альфа сериями, позволило астрономам убедиться в правомерности своих оценок, так что вместе с опровержением одного метода был тут же предложен и другой, более точный.

Самые далекие небесные тела являются одновременно и самыми сложными для наблюдения. На сегодняшний день рекорды астрономии таковы:

• самая дальняя планета найдена в туманности Андромеды, соседней спиральной галактике
• вспышка от гибели звезды во время взрыва сверхновой зафиксирована на расстоянии в 13 млрд световых лет
• до самой дальней группы галактик (именно группы, а не отдельной галактики) -10 млрд световых лет

Напомним, что световой год - это расстояние, которое свет проходит за год. До ближайшей звезды около 4,4 световых года ( солнечный свет достигает Земли за 8,5 минут ) .

ссылки:
--gzt.ru //science/ chislo-samyh-dalekih-galaktik-bylo-zanizheno/298206.
--lenta.ru /news/2010/03/25/universe
--eso.org /public/news/eso1013
--eso.org /public/archives/releases/science/eso1013/eso1013.pdf

по теме:
- Российский астроном раскрыл один из секретов сверхновых звезд
- Темная материя позволила уточнить возраст Вселенной
- Далекие галактики преподнесли большую загадку астрономам
- Астрономы нашли самые старые сверхмассивные черные дыры
- Барионная материя снова скрылась от астрономов
- Астрономы нашли галактику-подростка

Выбросы на Солнце. Фото Hinode

_Астрономы предложили новое решение парадоксу тусклого Солнца. Статья ученых выйдет в журнале Astronomische Nachrichten, а ее препринт доступен на сайте arXiv.org.

Известно, что 4 миллиарда лет назад яркость Солнца была примерно на четверть ниже современной. Расчеты показывают, что эта разница была достаточно существенной - из-за низкой яркости Солнце обогревало Землю заметно слабее, что должно было приводить к замерзанию воды на ее поверхности. Следы существования жизни в тот период, однако, показывают обратное - на Земле присутствовала жидкая вода.

Чтобы разрешить данное противоречие, ученые обратились к звезде Каппа¹ Кита, которая располагается на расстоянии 30 световых лет от Земли. Используя светило в качестве модели для молодого Солнца, астрофизики выяснили, что наша звезда, вероятно, в прошлом обстреливала Землю большим количеством выбросов материи.

Эти выбросы приводили к снижению количества космических лучей, которые достигают верхних слоев атмосферы (данный эффект регулярно наблюдается в том числе и в наше время). В свою очередь, согласно одной из теорий (с которой согласны, впрочем, не все специалисты), космические лучи влияют на образование облаков в верхних слоях атмосферы - чем больше лучей, тем больше облаков.

Таким образом, интенсивные солнечные выбросы молодого Солнца приводили к тому, что облаков на Земле 4 миллиарда лет назад было заметно меньше, чем сейчас. Из-за этого меньше солнечного света отражалось обратно в космос, поэтому планета прогревалась лучше, чем в наше время. И в результате, несмотря на пониженную яркость Солнца, жидкая вода на поверхности планеты существовала.

Совсем недавно геологи предложили другое решение парадокса тусклого Солнца. По их словам, примерно 3,8-2,5 миллиарда лет назад большое количество азота попало из атмосферы в мантию, а значит до этого азота в воздухе было заметно больше. Это означает, что выше было и атмосферное давление, а значит, парниковые газы лучше задерживали тепло. Таким образом, тепла на Земле было достаточно, чтобы вода не замерзала.

ссылки:
_lenta.ru /news/2010/04/05/coldsun
_science.compulenta.ru /520671
_technologyreview.com/blog/arxiv/25002

- Геологи объяснили парадокс тусклого Солнца
- На экзопланете обнаружили органические молекулы
- Составлен рейтинг пригодных для обитания мест Солнечной системы
- На Земле произошла сильнейшая магнитная буря за полтора года