Неужели мы упускали половину Вселенной? «Скрытые галактики» — недостающее звено, которое может перевернуть наше знание о Вселенной?

А что, если мы видим лишь половину Вселенной? Недавнее открытие намекает: в космосе может скрываться целая популяция галактик, о которой мы и не догадывались. Звучит как завязка для фантастического романа, правда? Но это реальная наука, и если находка подтвердится, наши устоявшиеся представления об устройстве космоса могут серьёзно пошатнуться.

Куда пропадает свет?

Начнем с небольшой загадки. Ученые довольно неплохо умеют подсчитывать, сколько энергии излучают все звезды во Вселенной. Но есть нюанс. Примерно половина этого света не доходит до нас напрямую. Его поглощает космическая пыль — мельчайшие частички, рассеянные между звездами. Пыль нагревается и сама начинает светить, но уже не ярким видимым светом, а в более длинных, инфракрасных волнах. Это как если бы вы пытались разглядеть огни далекого города сквозь густой туман — напрямую видно плохо, но само марево тумана светится отраженным светом.

Так вот, когда астрономы суммируют всё это переизлученное инфракрасное свечение, получается внушительная цифра. Но, по некоторым подсчетам, чего-то всё равно не хватает. Будто бы во Вселенной есть еще какой-то скрытый источник тепла, работающий в «инфракрасном режиме». Откуда он?

Заглянуть за горизонт… данных?

И вот тут на сцену выходит космическая обсерватория «Гершель». Этот телескоп, запущенный Европейским космическим агентством, несколько лет (с 2009 по 2013 год) всматривался во Вселенную именно в инфракрасном диапазоне. У него был особый инструмент — SPIRE, который ловил самые длинные инфракрасные волны.

Команда исследователей под руководством британских ученых из STFC RAL Space и Имперского колледжа Лондона придумала хитрый ход. Они взяли множество снимков одного и того же участка неба, который «Гершель» регулярно фотографировал для калибровки (такой себе «темный квадрат» космоса), и наложили их друг на друга. Получилось что-то вроде фото с очень длинной выдержкой. Результат? Самое глубокое изображение Вселенной в дальнем инфракрасном свете, когда-либо полученное. В пять раз глубже, чем любое одиночное наблюдение «Гершеля»!

Это позволило увидеть невероятно тусклые объекты — те самые пыльные галактики, где рождаются новые звезды, и которые обычно скрыты от оптических телескопов.

Когда галактик слишком много?

Но тут возникла неожиданная проблема. На получившемся сверхглубоком изображении оказалось так много этих тусклых галактик, что они начали сливаться в одно размытое пятно. Представьте, что вы смотрите на очень далекую толпу людей — различить отдельные лица уже невозможно, видно только общее скопление.

Как же извлечь информацию из такой «каши»? Пришлось прибегнуть к статистике. Ученые, включая Томаса Варниша, тогда еще стажера в Имперском колледже, а ныне аспиранта MIT, разработали модели, которые позволили проанализировать даже самые размытые участки изображения. Они пытались понять, какое распределение галактик могло бы создать наблюдаемую картину.

И вот тут-то и ждал сюрприз. Анализ показал, что объяснить всю эту размытость только известными типами галактик не получается. Статистика настойчиво намекала: похоже, там, в глубине, прячется еще одна, совершенно новая популяция очень тусклых, ранее неизвестных галактик. Тех самых «невидимок».

Что, если модели ошибались?

Если эти «скрытые» галактики действительно существуют, это будет, без преувеличения, бомба. Во-первых, это значит, что галактик во Вселенной может быть гораздо больше, чем мы думали. Все текущие модели, описывающие, как галактики рождаются, растут и взаимодействуют, придется серьезно пересматривать. Они просто не учитывают такое количество «нелегалов».

Во-вторых, помните загадку с недостающей инфракрасной энергией? Так вот, суммарный свет от этой гипотетической новой популяции галактик как раз мог бы закрыть эту брешь в энергетическом бюджете Вселенной. Пазл складывается?

Пыль — это половина истории

Доктор Крис Пирсон, один из ведущих авторов исследования, метко заметил: «Когда мы смотрим на свет звезд обычными телескопами, мы читаем лишь половину истории Вселенной». Вторая половина, связанная с пылью и инфракрасным излучением, остается за кадром. А ведь именно в пылевых облаках кипит самая бурная жизнь — рождаются новые звезды. Чтобы понять всю картину эволюции космоса, нужно видеть обе его стороны — и яркую оптическую, и тусклую инфракрасную.

«Гершель» был пионером в этом деле. Хотя сейчас у нас есть мощнейший телескоп «Джеймс Уэбб», он работает немного в других диапазонах. Уникальные данные «Гершеля» в самом дальнем инфракрасном спектре по-прежнему бесценны. Как говорит доктор Дэвид Клементс из Имперского колледжа, архив «Гершеля» — это настоящая сокровищница, которая продолжает дарить открытия спустя годы после завершения миссии.

Не конец истории, а только начало?

Конечно, пока это всё — очень убедительная, но всё же гипотеза. «Возможно», «похоже», «если подтвердится» — ученые осторожны в формулировках. Чтобы окончательно доказать существование «скрытых» галактик, нужны новые наблюдения. Астрономы надеются задействовать другие телескопы, работающие на разных длинах волн, чтобы попытаться разглядеть этих «невидимок» и понять их природу.

А в перспективе? Нужна новая миссия, специально заточенная под дальний инфракрасный диапазон, чтобы продолжить дело «Гершеля». Один из таких проектов — PRIMA, который сейчас предлагается НАСА. Если его одобрят, он сможет дать ответы на многие вопросы, в том числе и про наших таинственных «невидимок».

Так что, история далеко не закончена. Вселенная, похоже, снова подкинула нам задачку. И знаете, это ведь самое интересное — понимать, что даже в XXI веке космос полон тайн, и прямо сейчас где-то там, в размытом свете далеких эпох, могут скрываться ключи к самым фундаментальным вопросам о нашем мире. Кто знает, какие еще сюрпризы ждут нас за следующим поворотом?