Астрономы давно изучают различные формы излучения, наполняющие космическое пространство, пытаясь раскрыть его самые глубокие тайны. Одной из таких загадок является непонятно интенсивный фон дальнего инфракрасного света, наблюдающийся во Вселенной.

Предполагается, что это свечение может быть вызвано огромным количеством невидимых для нас галактик, которые скрыты от непосредственного наблюдения. Эти "скрытые" галактики, если они существуют в столь значительном количестве, могут играть важную роль в общем энергетическом бюджете Вселенной.

Ученые всегда чувствовали, что в понимании инфракрасного фона Вселенной существует определенное "недостающее звено", хотя и не могли точно определить, что именно она собой представляет. Недавнее исследование, основанное на детальном анализе уникальных данных, полученных европейской космической обсерваторией "Гершель", дало веские основания предполагать существование целой популяции таких скрытых галактик, сообщает space.com.

Галактики сами по себе не являются чем-то неожиданным для астрономов – космос насыщен светом на разных длинах волн. Тем не менее интенсивность инфракрасного компонента кажется выше, чем можно объяснить излучением всех галактик, которые мы можем видеть в видимом свете. Это наводит на мысль, что во Вселенной должно существовать еще нечто, продуцирующее это дополнительное свечение.

Далекий инфракрасный свет, имеющий большую длину волны, чем та, которую способен увидеть даже мощный космический телескоп "Джеймс Уэбб", излучается космической пылью. Эта пыль поглощает свет звезд и затем переизлучает ее на других длинах волн.

Космическая пыль образуется в результате жизненного цикла звезд: она конденсируется вокруг новорожденных светил, а затем образуется в больших количествах, когда звезды завершают свое существование. Чем активнее в галактике происходит процесс звездообразования, тем быстрее этот цикл и тем больше пыли генерируется. Со временем пыли может накопиться столько, что она буквально "скроет" звезды в галактике от нашего взгляда в видимом диапазоне.

Именно это обстоятельство заставило астрономов задуматься над возможностью существования бесчисленного количества галактик, плотно окутанных пылью и, соответственно, невидимых для оптических телескопов. Именно эти "скрытые" галактики могли бы создавать избыточный далекий инфракрасный фон, который наблюдается во Вселенной. Проблема, однако, заключалась в том, что до сих пор никто не видел этих гипотетических галактик – возможно до сих пор.

По словам Криса Пирсона, астронома из лаборатории Резерфорда Эплтона, космический инфракрасный фон можно представить как мозаику, в которой не хватает определенных фрагментов. Ученые всегда понимали, что для полного понимания этой "головоломки" необходим некий дополнительный элемент, но его форма и природа оставались неизвестными.

Команда под руководством Пирсона использовала архивные данные Космической обсерватории "Гершель", работавшей до 2013 года и обладающей уникальной способностью наблюдать за Вселенной в длинных волнах дальнего инфракрасного света. Пирсон, являясь членом оригинальной группы разработчиков инструментов "Гершеля", знал о некоторых наблюдениях, которые не были доступны широкому кругу астрономов. В частности, один из основных инструментов, SPIRE, регулярно наводился на темный участок неба для калибровки.

Собрав 141 изображения этого "темного участка", полученные SPIRE, и соединив их с данными космического телескопа NASA "Спитцер", команда Пирсона создала глубочайшее далеко инфракрасное изображение космоса, которое когда-либо было получено. На этом изображении было идентифицировано 1848 источников дальнего инфракрасного излучения. Тем не менее, особенность наблюдений на длинных волнах заключается в низком разрешении – эти источники выглядят как аморфные пятна, даже с учетом большого зеркала "Гершеля".

Тщательный статистический анализ позволил предположить, что эти инфракрасные пятна представляют собой пылевые галактики, в которых происходит активное звездообразование, расположенные на разных расстояниях от нас. Их тусклость, вероятно, свидетельствует о том, что это не массивные спиральные или эллиптические галактики, а скорее меньшие карликовые галактики, переживающие свои первые интенсивные вспышки звездообразования. Экстраполяция этих результатов во все небо указывает на существование огромного количества таких маленьких, запыленных галактик, которые вместе могут формировать значительную часть далекого инфракрасного фона Вселенной и ее общего энергетического бюджета.

Хотя эти галактики могли присутствовать на глубоких оптических изображениях, полученных телескопами "Габбл" или "Джеймс Вебб", проблема заключается в установлении связи между тем, что видно на одной длине волны, и тем, что видно на другой, из-за разницы в разрешении. Для полного доказательства существования данной популяции сокрытых галактик нужны дополнительные данные, которые, к огорчению, "Гершель" уже не может предоставить. Однако существуют другие возможности, в частности, наблюдения на субмиллиметровых радиоволнах с помощью наземных телескопов или будущие космические миссии, специализированные на далеком инфракрасном диапазоне. Если предложенная миссия NASA PRIMA будет реализована, ее спектроскопические возможности станут ключевыми для раскрытия секретов этих скрытых галактик.