С тех пор, как люди узнали, что Млечный Путь не был уникальным или единственным в ночном небе, астрономы и космологи пытались выяснить, сколько галактик существует во Вселенной. И до недавнего времени наши величайшие научные умы считали, что у них есть довольно хорошая идея - от 100 до 200 миллиардов.
Однако новое исследование исследование, произведенное исследователями из Великобритании, раскрыло кое-что поразительное во Вселенной. Использование телескопа Хаббла Изображения глубокого поля и данные других телескопов, они пришли к выводу, что эти предыдущие оценки были примерно в 10 раз неверными. Как выясняется, Вселенная могла иметь до 2 триллионов галактик в течение своей истории.
Под руководством профессора Кристофера Конселиса из Ноттингемского университета, Великобритания, команда объединила изображения, сделанные космическим телескопом Хаббл, с другими опубликованными данными, чтобы создать трехмерную карту Вселенной. Затем они включили серию новых математических моделей, которые позволили им сделать вывод о существовании галактик, которые недостаточно ярки, чтобы их можно было наблюдать с помощью современных инструментов.
Ученые из Великобритании представили новые оценки количества галактик во Вселенной, которые также могут пролить свет на космическую эволюцию. Предоставлено: НАСА / Чандра.
Используя их, они затем начали анализировать эволюцию галактик за последние 13 миллиардов лет. То, что они узнали, было весьма увлекательным. Во-первых, они заметили, что распределение галактик на протяжении всей истории Вселенной было неравномерным. Более того, они обнаружили, что для того, чтобы все в их расчетах сходились, в ранней Вселенной должно было быть в 10 раз больше галактик, чем считалось ранее.
Большинство этих галактик были бы похожи по массе на галактики-спутники, которые наблюдались вокруг Млечного Пути, и были бы слишком тусклыми, чтобы их можно было обнаружить с помощью современных инструментов. Другими словами, астрономы до сих пор могли видеть только около 10% ранней Вселенной, потому что большинство ее галактик были слишком маленькими и тусклыми, чтобы их можно было увидеть.
Как объяснил профессор Конселиче в Выпуск журнала 'Хаббл' , хотя может помочь разрешить затяжные споры о структуре Вселенной:
«Эти результаты являются убедительным свидетельством того, что на протяжении всей истории Вселенной происходила значительная эволюция галактик, в результате чего количество галактик резко сократилось за счет слияния между ними, что привело к уменьшению их общего числа. Это дает нам подтверждение так называемого формирования структуры Вселенной сверху вниз ».
Иллюстрация глубины, с которой Хаббл отображал галактики в предыдущих инициативах Deep Field, в единицах возраста Вселенной. Предоставлено: НАСА и А. Фейлд (STScI).
Чтобы разобраться в этом, «нисходящая модель» формирования галактик утверждает, что галактики образовались из огромных газовых облаков, больших, чем образовавшиеся галактики. Эти облака начали схлопываться, потому что их внутренняя сила тяжести была сильнее давления в облаке. В зависимости от скорости вращения газовых облаков они образуют спиральную или эллиптическую галактику.
Напротив, «восходящая модель» утверждает, что галактики формировались в ранней Вселенной из-за слияния более мелких сгустков, которые были размером примерно с шаровые скопления. Эти галактики могли быть втянуты в скопления и сверхскопления их взаимной гравитацией.
Помимо помощи в разрешении этой дискуссии, это исследование также предлагает возможное решение парадокса Ольберса (также известного как «парадокс темного ночного неба»). Названный в честь немецкого астронома 18-19 веков Генриха Вильгельма Ольберса, этот парадокс решает вопрос о том, почему - учитывая обширность Вселенной и всю светящуюся материю в ней - небо ночью темное?
Основываясь на своих результатах, британская команда предположила, что, хотя каждая точка в ночном небе содержит часть галактики, большинство из них невидимы для человеческого глаза и современных телескопов. Это связано с сочетанием факторов, в том числе с воздействием космического красное смещение , тот факт, что Вселенная динамична (т.е. всегда расширяется), и поглощение света космической пылью и газом.
Изображение было получено космическим телескопом Хаббла НАСА / ЕКА, который покрывает часть южной части глубинного обзора Great Observatories Origins Deep Survey (GOODS). Предоставлено: НАСА / ЕКА / HST.
Излишне говорить, что в будущем потребуются миссии, чтобы подтвердить существование всех этих невидимых галактик. И в этом отношении Конселис и его коллеги рассчитывают на будущие миссии - те, которые способны наблюдать звезды и галактики в невидимом спектре, - чтобы это произошло.
«Поразительно, что более 90 процентов галактик во Вселенной еще предстоит изучить», добавил он . «Кто знает, какие интересные свойства мы обнаружим, когда откроем эти галактики с помощью телескопов будущих поколений? В ближайшем будущем Космический телескоп Джеймса Уэбба сможет изучать эти сверхслабые галактики ».
Понимание того, сколько галактик существовало с течением времени, является фундаментальным аспектом понимания Вселенной в целом. С каждым проходящим исследованием, которое пытается решить то, что мы можем видеть с помощью наших текущих космологических моделей, мы приближаемся к нам!
И обязательно посмотрите это видео о некоторых из самых потрясающих изображений Хаббла, любезно предоставленное HubbleESA:
Дальнейшее чтение: ХабблСайт , Космический телескоп Хаббла