Галактики с высоким красным смещением и космическая эволюция

Наблюдение галактик с высоким красным смещением позволяет астрономам заглянуть в прошлое, чтобы проследить формирование галактик, а также изменения темпов звездообразования и свойств галактик на протяжении космической истории.

Definition

Галактики с высоким красным смещением — это галактики, наблюдаемые на больших космологических расстояниях, свет от которых был испущен, когда Вселенная была молода; их изучение позволяет проследить космическую эволюцию, изменение популяции галактик и глобальной скорости звездообразования на протяжении истории Вселенной.

Scope

Эта тема охватывает методы, используемые для поиска далёких галактик, такие как метод Лайман-брейка, рост и падение плотности космической скорости звездообразования, эволюцию размеров, масс и морфологии галактик с красным смещением, роль ранних галактик в космической реионизации, а также влияние глубоких и инфракрасных обзоров.

Core questions

• Как обнаруживаются и подтверждаются галактики в далёкой, ранней Вселенной?
• Как эволюционировала плотность космической скорости звездообразования со временем?
• Как изменяются размеры, массы и формы галактик с красным смещением?
• Какую роль сыграли ранние галактики в реионизации Вселенной?

Key theories

Метод Лайман-брейка

Далёкие звездообразующие галактики идентифицируются по резкому падению их спектра в синей части спектра, за пределом Лаймана, что позволяет фотометрически отбирать большие выборки по красному смещению.

История космического звездообразования

Объёмно-усреднённая скорость звездообразования росла с ранних времён до пика примерно десять миллиардов лет назад и с тех пор снижается, определяя временную шкалу роста галактик.

Ранние галактики и реионизация

Считается, что первые поколения галактик произвели ультрафиолетовые фотоны, которые реионизировали межгалактический водород, связывая формирование галактик с крупным космическим переходом.

Clinical relevance

Наблюдения с высоким красным смещением являются наиболее прямым свидетельством того, как эволюционировали галактики и Вселенная, предоставляя эмпирическую временную шкалу, которой должны соответствовать теории формирования галактик, и определяя разработку глубоких и инфракрасных космических телескопов.

History

Глубокие обзорные изображения в 1990-х годах, включая Hubble Deep Field и отбор по Лайман-брейку, выполненный Стейделем, открыли Вселенную с высоким красным смещением для систематического изучения. Полученная диаграмма Мадау, описывающая историю космического звездообразования, уточнённая многоволновыми и инфракрасными обзорами, стала эталоном для изучения эволюции галактик.

Key figures

• Charles Steidel
• Piero Madau
• Mark Dickinson

Seminal works

• steidel1996
• madau2014
• dayal2018

Frequently asked questions

Почему наблюдение далёких галактик означает взгляд в прошлое?

Свет распространяется с конечной скоростью, поэтому свет от очень далёкой галактики покинул её миллиарды лет назад. Таким образом, наблюдение галактик с высоким красным смещением показывает их такими, какими они были в ранней Вселенной, а не такими, какими они являются сегодня.

Что такое красное смещение?

Красное смещение — это растяжение света до более длинных волн по мере его распространения через расширяющуюся Вселенную. Более высокое красное смещение означает, что свет был испущен раньше и прошёл большее расстояние, поэтому красное смещение служит мерой космического расстояния и времени задержки.