Μια ομάδα των γαλαξιών που ανακαλύφθηκαν πρόσφατα με την τεχνική Lyman-break. Πιστωτική εικόνα: Αστρονομία & Αστροφυσική. Κάντε κλικ για μεγέθυνση
Μια διεθνής ομάδα αστρονόμων πραγματοποίησε μία από τις πιο λεπτομερείς έρευνες των πιο απομακρυσμένων γαλαξιών. Αυτοί οι γαλαξίες είναι τόσο μακριά, τους βλέπουμε όπως φαινόταν όταν το Σύμπαν ήταν λιγότερο από το ήμισυ της τρέχουσας εποχής του. Μία από τις μεγάλες εκπλήξεις αυτής της έρευνας. Ωστόσο, είναι πόσοι αυτοί οι νέοι γαλαξίες ταιριάζουν με τις δομές που βλέπουμε στο σημερινό Σύμπαν. Αυτό σημαίνει ότι οι γαλαξίες πιθανότατα εξελίχθηκαν μέσω συγκρούσεων και συγχωνεύσεων πολύ νωρίτερα από ό, τι πιστεύαμε προηγουμένως.
Μια ομάδα αστρονόμων από τη Γαλλία, τις ΗΠΑ, την Ιαπωνία και την Κορέα, με επικεφαλής τον Denis Burgarella, ανακάλυψε πρόσφατα νέους γαλαξίες στο Early Universe. Εντοπίστηκαν για πρώτη φορά τόσο στο εγγύς UV όσο και στα μακρινά υπέρυθρα μήκη κύματος. Τα ευρήματά τους θα αναφερθούν σε ένα επερχόμενο τεύχος της Αστρονομίας και της Αστροφυσικής. Αυτή η ανακάλυψη είναι ένα νέο βήμα στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο εξελίσσονται οι γαλαξίες.
Ο αστρονόμος Denis Burgarella (Observatoire Astronomique Marseille Provence, Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, France) και οι συνάδελφοί του από τη Γαλλία, τις ΗΠΑ, την Ιαπωνία και την Κορέα, ανακοίνωσαν πρόσφατα την ανακάλυψη νέων γαλαξιών στο πρώιμο σύμπαν και οι δύο για πρώτη φορά στο εγγύς UV και στα μακρινά υπέρυθρα μήκη κύματος. Αυτή η ανακάλυψη οδηγεί στην πρώτη διεξοδική διερεύνηση των πρώτων γαλαξιών. Η ανακάλυψη θα αναφερθεί σε ένα επερχόμενο τεύχος της Αστρονομίας και της Αστροφυσικής.
Η γνώση των πρώτων γαλαξιών έχει σημειώσει σημαντική πρόοδο τα τελευταία δέκα χρόνια. Από τα τέλη του 1995, οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν μια νέα τεχνική, γνωστή ως «τεχνική Lyman-break». Αυτή η τεχνική επιτρέπει την ανίχνευση πολύ απομακρυσμένων γαλαξιών. Θεωρούνται όπως ήταν όταν το Σύμπαν ήταν πολύ νεότερο, παρέχοντας έτσι στοιχεία για το πώς σχηματίστηκαν και εξελίχθηκαν οι γαλαξίες. Η τεχνική Lyman-break έχει οδηγήσει τα όρια των απομακρυσμένων ερευνών του γαλαξία μέχρι το redshift z = 6-7 (δηλαδή περίπου το 5% της σημερινής εποχής του Σύμπαντος). Στην αστρονομία, η κόκκινη μετατόπιση υποδηλώνει τη μετατόπιση ενός φωτός κύματος από έναν γαλαξία που απομακρύνεται από τη Γη. Το φως κύμα μετατοπίζεται προς μεγαλύτερα μήκη κύματος, δηλαδή προς το κόκκινο άκρο του φάσματος. Όσο υψηλότερη είναι η κόκκινη μετατόπιση ενός γαλαξία, τόσο πιο μακριά είναι από εμάς.
Η τεχνική Lyman-break βασίζεται στο χαρακτηριστικό «εξαφάνιση» μακρινών γαλαξιών που παρατηρούνται στα μήκη κύματος των υπεριώδεις ακτίνες. Καθώς το φως από έναν μακρινό γαλαξία απορροφάται σχεδόν πλήρως από το υδρογόνο στα 0,912 nm (λόγω των γραμμών απορρόφησης του υδρογόνου, που ανακαλύφθηκε από τον φυσικό Theodore Lyman), ο γαλαξίας «εξαφανίζεται» στο φίλτρο υπεριώδους ακτινοβολίας. Το σχήμα 2 απεικονίζει την «εξαφάνιση»; του γαλαξία στο φίλτρο υπεριώδους ακτινοβολίας. Η ασυνέχεια του Lyman θα πρέπει θεωρητικά να συμβεί στα 0,912 nm. Τα φωτόνια σε μικρότερα μήκη κύματος απορροφώνται από υδρογόνο γύρω από τα αστέρια ή εντός των παρατηρούμενων γαλαξιών. Για τους γαλαξίες με υψηλή ερυθρή μετατόπιση, η ασυνέχεια του Lyman μετατοπίζεται έτσι ώστε να εμφανίζεται σε μεγαλύτερο μήκος κύματος και να μπορεί να παρατηρηθεί από τη Γη. Από επίγειες παρατηρήσεις, οι αστρονόμοι μπορούν σήμερα να ανιχνεύσουν γαλαξίες με εύρος ερυθράς μετατόπισης από z ~ 3 έως z ~ 6. Ωστόσο, μόλις εντοπιστεί, είναι ακόμα πολύ δύσκολο να ληφθούν πρόσθετες πληροφορίες για αυτούς τους γαλαξίες, επειδή είναι πολύ αχνές.
Για πρώτη φορά, ο Denis Burgarella και η ομάδα του κατάφεραν να εντοπίσουν λιγότερο απομακρυσμένους γαλαξίες μέσω της τεχνικής Lyman-break. Η ομάδα συνέλεξε δεδομένα από διάφορες ρίζες: δεδομένα UV από τον δορυφόρο NASA GALEX, δεδομένα υπερύθρων από τον δορυφόρο SPITZER και δεδομένα στην ορατή περιοχή στα τηλεσκόπια ESO. Από αυτά τα δεδομένα, επέλεξαν περίπου 300 γαλαξίες που δείχνουν μια απώλεια υπεριώδους ακτινοβολίας. Αυτοί οι γαλαξίες έχουν μια κόκκινη μετατόπιση που κυμαίνεται από 0,9 έως 1,3, δηλαδή παρατηρούνται σε μια στιγμή που το Σύμπαν είχε λιγότερο από το ήμισυ της τρέχουσας εποχής του. Είναι η πρώτη φορά που ένα μεγάλο δείγμα Lyman Break Galaxies ανακαλύπτεται στο z ~ 1. Καθώς αυτοί οι γαλαξίες είναι λιγότερο απομακρυσμένοι από τα δείγματα που παρατηρήθηκαν μέχρι τώρα, είναι επίσης φωτεινότεροι και ευκολότεροι να μελετηθούν σε όλα τα μήκη κύματος επιτρέποντας έτσι μια βαθιά ανάλυση από την υπεριώδη ακτινοβολία στο υπέρυθρο.
Προηγούμενες παρατηρήσεις απομακρυσμένων γαλαξιών οδήγησαν στην ανακάλυψη δύο κατηγοριών γαλαξιών, ένας από τους οποίους περιλαμβάνει γαλαξίες που εκπέμπουν φως στις περιοχές UV και ορατού μήκους κύματος. Ο άλλος τύπος γαλαξίας εκπέμπει φως στις περιοχές υπερύθρων (υπερύθρων) και υπομετρικού μήκους. Οι υπεριώδεις γαλαξίες δεν παρατηρήθηκαν στο υπέρυθρο εύρος, ενώ οι γαλαξίες IR δεν παρατηρήθηκαν στο υπεριώδες. Ήταν επομένως δύσκολο να εξηγήσουμε πώς τέτοιοι γαλαξίες θα μπορούσαν να εξελιχθούν σε σημερινούς γαλαξίες που εκπέμπουν φως σε όλα τα μήκη κύματος. Με τη δουλειά τους, ο Denis Burgarella και οι συνεργάτες του έχουν κάνει ένα βήμα προς την επίλυση αυτού του προβλήματος. Όταν παρατηρούσαν το νέο δείγμα γαλαξιών z ~ 1, διαπίστωσαν ότι περίπου το 40% αυτών των γαλαξιών εκπέμπουν φως και στην υπέρυθρη περιοχή. Αυτή είναι η πρώτη φορά που σημαντικός αριθμός μακρινών γαλαξιών παρατηρήθηκε τόσο στο εύρος μήκους κύματος UV όσο και στο IR, ενσωματώνοντας τις ιδιότητες και των δύο κύριων τύπων.
Από τις παρατηρήσεις τους σχετικά με αυτό το δείγμα, η ομάδα συνήγαγε επίσης διάφορες πληροφορίες σχετικά με αυτούς τους γαλαξίες. Ο συνδυασμός των μετρήσεων υπεριώδους και υπερύθρων καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό του ρυθμού σχηματισμού των άστρων σε αυτούς τους μακρινούς γαλαξίες για πρώτη φορά. Τα αστέρια σχηματίζονται εκεί πολύ ενεργά, με ρυθμό από μερικές εκατοντάδες έως χίλια αστέρια ετησίως (μόνο μερικά αστέρια σήμερα σχηματίζονται στο Γαλαξία μας κάθε χρόνο). Η ομάδα μελέτησε επίσης τη μορφολογία τους και έδειξε ότι οι περισσότεροι από αυτούς είναι σπειροειδείς γαλαξίες. Μέχρι τώρα, οι απόμακροι γαλαξίες πιστεύονταν ότι αλληλεπιδρούν κυρίως γαλαξίες, με ακανόνιστα και περίπλοκα σχήματα. Ο Denis Burgarella και οι συνάδελφοί του έχουν δείξει τώρα ότι οι γαλαξίες στο δείγμα τους, που παρατηρήθηκαν όταν το Σύμπαν είχε περίπου το 40% της τρέχουσας εποχής του, έχουν κανονικά σχήματα, παρόμοια με τους σημερινούς γαλαξίες όπως οι δικοί μας. Φέρνουν ένα νέο στοιχείο στην κατανόησή μας για την εξέλιξη των γαλαξιών.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων Αστρονομίας & Αστροφυσικής
