MUSE заглянув в глибини Всесвіту

67

За допомогою приймача MUSE, встановленого на Дуже Великому Телескопі VLT ESO, астрономи здійснили найкраще на сьогоднішній день тривимірне глибоке зондування далекій Всесвіту. Спостереження майданчики Hubble Deep Field South, що тривали в цілому 27 годин, дозволили виміряти відстані, власні рухи та інші параметри у значно більшої кількості галактик, ніж було відомо раніше в цьому маленькому ділянці неба. Вченим вдалося зазирнути за межі відстані, доступного для телескопа Хаббла, і виявити раніше не спостерігалися об’єкти.

Шляхом фотографування визначених ділянок неба з дуже довгими експозиціями астрономи отримали безліч так званих глибоких полів, вивчаючи які, вдалося багато дізнатися про ранній Всесвіту. Найзнаменитішою з цих майданчиків стало поле Hubble Deep Field, зображення якого було отримано з Космічним телескопом Хаббла NASA/ESA протягом декількох днів в кінці 1995 року. Цей чудовий знімок різко змінив наше уявлення про те, якою була Всесвіт на ранньому етапі свого розвитку. Через два роки було отримане зображення аналогічної майданчика на південному небі — Hubble Deep Field South.

Ці знімки, проте, не могли відповісти на всі питання: щоб отримати детальну інформацію про галактиках в глибоких полях астрономам необхідно ретельно вивчити кожну з них за допомогою різноманітних інструментів, а це важка і вимагає великих витрат часу завдання. І ось тепер новому приймача MUSE вперше вдалося одночасно отримати зображення глибокого поля і детально досліджувати розташовані в ньому об’єкти, і до того ж виконати обидві ці роботи набагато швидше, ніж це було можливо раніше.

Однією з перших спостережних програм з використанням приймача MUSE після того, як він успішно пройшов тестування на телескопі VLT в 2014 р., були саме тривалі і трудомісткі дослідження майданчики Hubble Deep Field South (HDF-S). Результати цієї роботи перевершили всі очікування.

“Вже через кілька годин спостережень ми швидко переглянули отримані дані і виявили велику кількість галактик. Це було дуже обнадійливо. Коли ми повернулися в Європу, ми почали досліджувати ці дані більш детально. Це було схоже на глибоководну рибалку. Кожна нова знахідка викликала сплеск захоплення і спорів”, –каже Ролан Бекон (Roland Bacon) з Ліонського центру астрофізичних досліджень (Франція, CNRS), науковий керівник проекту MUSE і голова комісії з приймання інструменту в експлуатацію.

Елементом зображення HDF-S, одержуваного приймачем MUSE, є не тільки піксель зображення польового, але ще і спектр, тобто інформацію про інтенсивність випромінювання в цій точці в різних колірних смугах. В цілому в поле приймача виявляється близько 90 000 спектрів. Використовуючи цю інформацію, можна визначити відстань, хімічний склад і внутрішні руху сотень віддалених галактик, а також зареєструвати невелика кількість дуже слабких зірок, що належать Чумацькому Шляху.

Незважаючи на те, що загальний час експозиції з MUSE було набагато менше, ніж у знімків, отриманих з телескопом Хаббла, отримані дані дозволили виявити на HDF-S більше двадцяти дуже слабких об’єктів, яких космічний телескоп не зареєстрував.

“Самий хвилюючий момент був, коли ми знайшли на нашому знімку дуже слабкі галактики, яких на найглибших зображеннях, отриманих з телескопом Хаббла, взагалі не було. Після стількох років напруженої роботи по створенню цього приймача я побачив, як наші мрії стають реальністю. Це був незабутній момент”, — зізнається Ролан Бекон.

Ретельно дослідивши всі спектри, отримані при спостереженнях майданчики HDF-S з інструментом MUSE, група виміряв відстані до 189 галактик. Серед них є кілька відносно близьких, але деякі з них видно такими, якими вони були, коли Всесвіту було менше одного мільярда років. В цілому, завдяки MUSE кількість об’єктів, до яких вдалося виміряти відстані, зросла більш, ніж у десять разів.

Для близьких галактик MUSE може навіть виміряти розподіл фізичних параметрів по різних частинах галактики. Так можна, наприклад, детально дослідити особливості обертання галактики. Ці вимірювання допомагають зрозуміти, як галактики еволюціонують у космічній шкалою часу.

“Тепер, коли нам вдалося продемонструвати унікальні якості приймача MUSE для вивчення далекій Всесвіту, ми збираємося зайнятися й іншими глибокими полями, наприклад, Hubble Ultra Deep field. Ми зможемо дослідити тисячі галактик і відкрити нові вкрай слабкі і виключно віддалені об’єкти. Ці маленькі новонароджені галактики, які ми бачимо, проникаючи в минуле більше, ніж на 10 мільярдів років, поступово виростуть і стануть такими, як наша галактика Чумацького Шляху, якою ми бачимо її сьогодні”, — підсумовує Ролан Бекон.