Astronomi vidijo najdaljšo skupino galaksij, ki so jo kdaj našli, ko je bilo vesolje le 5 % svoje trenutne starosti
S pogledom globlje v vesolje (in dlje v preteklost) astronomi in kozmologi še naprej premikajo meje tega, kar je znano o vesolju. Zahvaljujoč izboljšavam v instrumentaciji in tehnikah opazovanja smo zdaj na točki, ko lahko astronomi opazujejo nekatere najzgodnejše galaksije v vesolju – kar daje bistvene namige o tem, kako se je naše vesolje razvijalo.
Z uporabo podatkov, ki jih je pridobil Nacionalni observatorij Kitt Peak , ekipa astronomov z Kozmično globoko in široko ozkopasovno (Cosmic DAWN) Anketa je lahko opazovala najbolj oddaljena skupina galaksij do zdaj . Ta galaksija, znana kot EGS77, je obstajala, ko je bilo vesolje staro le 680 milijonov let (manj kot 5 % starosti vesolja). Analiza te galaksije že razkriva stvari o obdobju, ki je sledilo kmalu po velikem poku.
Ekipa, odgovorna za opazovanja, je nedavno predstavila svoje ugotovitve na 235. srečanje Ameriškega astronomskega društva , ki se je začela 4. januarja in se bo zaključila jutri (8. januarja) v Honoluluju. Med predstavitvijo je James Rhoads (raziskovalec pri NASA-jevem centru za vesoljske polete Goddard (in glavni raziskovalec raziskave DAWN) navedel, da ta najnovejša najdba ponuja nov vpogled v kozmično »temno dobo«.
Preprosto povedano, temni vek se je začel približno 380.000 let po velikem poku, v času, ko so nastali prvi nevtralni vodikovi atomi in je bilo vesolje napolnjeno z ioniziranimi delci. Medtem ko so fotoni na tej točki lahko prosto potovali, so lahko šli le tako daleč, preden so bili v interakciji s to plazmo. To je vplivalo na blokiranje svetlobe in onemogočilo opazovanje tega obdobja s teleskopi.
To obdobje se je končalo s tako imenovano reionizacijo, ko je svetloba prvih zvezd začela spreminjati naravo vodika po vsem vesolju. To je dejansko končalo temno dobo 1 milijardo let po velikem poku in spremenilo vesolje v pregledno in svetlobo napolnjeno resničnost, ki jo vidimo danes. Glede na to, da je bilo približno 680 milijonov let po velikem poku, bi EGS77 igral vlogo pri tej preobrazbi.
Kot je Rhoads pojasnil v nedavni Nasi izjava za javnost :
»Mlado vesolje je bilo napolnjeno z atomi vodika, ki tako oslabijo ultravijolično svetlobo, da nam blokirajo pogled na zgodnje galaksije. EGS77 je prva skupina galaksij, ki je bila ujeta pri odstranjevanju te kozmične megle.
Medtem ko so opazili bolj oddaljene posamezne galaksije, je EGS77 najbolj oddaljena skupina galaksij, ki kaže znake daleč ultravijolične svetlobe, povezane z reionizacijo - aka. Lyman alfa svetloba (ki ima valovno dolžino 121,6 nanometrov). Ko so nastale prve zvezde in galaksije, se je del Lymanove svetlobe, ki so jo oddajali, absorbiralo in ponovno oddajalo, kar je okoli njih ustvarilo mehurčke ioniziranega vodika.
Vithal Tilvi, raziskovalec na državni univerzi Arizona, je bil glavni avtor študije, ki opisuje njihove ugotovitve. Kot je pojasnil:
»Intenzivna svetloba iz galaksij lahko ionizira okoliški vodikov plin in tvori mehurčke, ki svetlobi zvezd omogočajo prosto potovanje. EGS77 je oblikoval velik mehurček, ki omogoča, da njegova svetloba potuje na Zemljo brez velikega slabljenja. Sčasoma so takšni mehurčki zrasli okoli vseh galaksij in napolnili medgalaktični prostor, reionizirali vesolje in očistili pot svetlobi, da potuje čez vesolje.
Zaradi načina, kako se vesolje širi, je bila Lymanova alfa svetloba iz EGS77 raztegnjena (tudi kozmični rdeči premik) do točke, kjer je vidna le v skoraj infrardečih valovnih dolžinah. To so Rhoades in njegovi sodelavci storili z Izjemno širok infrardeči snemalnik nacionalnega optičnega astronomskega observatorija (NEWFIRM) na 4-metrskem teleskopu Mayall na nacionalnem observatoriju Kitt Peak.
Po odkritju več galaksij so raziskovalci primerjali svoje podatke s slikami istega območja, posnetimi s Hubble in Spitzer vesoljski teleskopi. Nekatere od teh galaksij so bile zavrnjene, ker jih je bilo mogoče opazovati v vidni svetlobi, kar kaže na to, da so bile videti takšne, kot so bile po reionizaciji.
Vendar je bilo ugotovljeno, da imajo tri galaksije emisijske črte Lyman alfa na nekoliko različnih valovnih dolžinah. To je kazalo na rahlo razliko v razdalji med tremi galaksijami, ki jih je ekipa ocenila na približno 2,3 milijona svetlobnih let – nekoliko manj, kot sta trenutno razdalja med Rimsko cesto in galaksijo Andromeda.
Pričakuje se, da bo namestitev vesoljskih teleskopov naslednje generacije v prihodnjih letih razkrila veliko več. Poleg JWST (ki naj bi bil lansiran leta 2021) je na voljo tudi Infrardeči teleskop širokega polja (WFIRST) – izstrelitev je predvidena do leta 2025. Pričakuje se, da bosta oba teleskopa zaradi svoje visoke občutljivosti na bližnje infrardeče sevanje našla dodatne primere zgodnjih galaksij, obdanih z mehurčki ioniziranega sevanja.
Kot Sangeeta Malhotra, raziskovalka pri Goddardu in soavtorica študije:
'Čeprav je to prva skupina galaksij, ki je bila identificirana kot odgovorna za kozmično reionizacijo, nam bodo prihodnje misije NASA povedale veliko več. Prihajajoči Vesoljski teleskop James Webb je občutljiv na sevanje Lyman alfa iz še šibkejših galaksij na teh razdaljah in lahko najde več galaksij znotraj EGS77.
Študija teh galaksij in drugih galaksij, ki so nastale iz kozmične temne dobe, astronomom ne bo povedala le veliko o tem prehodnem obdobju v kozmični zgodovini. Prav tako bo razkrilo veliko o tem, kako so se prve galaksije oblikovale in nato razvile. Študija, ki opisuje ugotovitve raziskovalne skupine, bo objavljena v The Astrophysical Journal .
Nadaljnje branje: NASA , The Astrophysical Journal