Исследователи обнаружили гигантские углеродные газовые облака, охватывающие более чем 30 000 световых лет вокруг молодых галактик, используя Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Это первое подтверждение того, что атомы углерода, образовавшиеся внутри звезд в ранней стадии образования вселенной, распространились за пределы галактики. Никакие теоретические исследования не предсказывают такие огромные углеродные газовые облака вокруг развивающихся галактик, что поднимает вопросы о нашем нынешнем понимании космической эволюции.

«Мы тщательно изучили научный архив ALMA и собрали все данные, содержащие радиосигналы от ионов углерода в галактиках ранней Вселенной, всего через один миллиард лет после Большого взрыва», — говорит Сейджи Фудзимото, ведущий автор исследовательской работы, астроном из Университета Копенгагена и бывший доктор философии, студент Токийского университета. «Объединив все данные, мы достигли беспрецедентной чувствительности. Чтобы получить набор данных того же качества с одним наблюдением, потребуется в 20 раз больше времени, чем при обычных наблюдениях ALMA, чего практически невозможно достичь».

Тяжелые элементы, такие как углерод и кислород, не существовали во вселенной во времена Большого взрыва. Они были сформированы позже ядерным синтезом в звездах. Тем не менее, еще не понятно, как эти элементы распространяются по всей вселенной. Астрономы обнаружили тяжелые элементы внутри маленьких галактик, но не за пределами этих галактик, из-за ограниченной чувствительности их телескопов. Эта исследовательская группа суммировала слабые сигналы, хранящиеся в архиве данных, и расширила их границы.

«Углеродные газовые облака почти в пять раз превышают распределение звезд в галактиках, что наблюдается с помощью космического телескопа Хаббл», — объясняет Масами Оучи, профессор Национальной астрономической обсерватории Японии и Токийского университета. «Мы заметили рассеянные, но огромные облака, плавающие в угольно-черной вселенной».

Тогда как образовались углеродные газовые облака? «Взрывы сверхновых на финальной стадии звездной жизни испаряют тяжелые элементы, образующиеся в звездах», — говорит профессор Роб Ивисон, директор в Европейской южной обсерватории. «Энергетические струи и излучение сверхмассивных черных дыр в центрах галактик также могут помочь транспортировать углерод за пределы галактик и, наконец, по всей вселенной. Мы являемся свидетелями этого непрерывного процесса диффузии, самого раннего загрязнения окружающей среды во вселенной».

Исследовательская группа отмечает, что в настоящее время теоретические модели не могут объяснить такие большие углеродные облака вокруг молодых галактик, что, вероятно, указывает на то, что в космологические симуляции должен быть включен какой-то новый физический процесс. «Похоже, молодые галактики выбрасывают газ, богатый углеродом, который намного превышает наши ожидания», — говорит Андреа Феррара, профессор Scuola Normale Superiore di Pisa.

В настоящее время команда использует ALMA и другие телескопы по всему миру для дальнейшего изучения последствий открытия для галактических потоков и богатых углеродом гало вокруг галактик.