Πιστωτική εικόνα: ESO
Χρησιμοποιώντας το όργανο εγγύς υπέρυθρης ακτινοβολίας ISAAC στο πολύ μεγάλο τηλεσκόπιο του ESO και το φαινόμενο μεγέθυνσης ενός βαρυτικού φακού, μια ομάδα Γάλλων και Ελβετών αστρονόμων [2] βρήκε αρκετούς αμυδρούς γαλαξίες που πιστεύεται ότι είναι οι πιο απομακρυσμένοι γνωστοί.
Περαιτέρω φασματοσκοπικές μελέτες ενός από αυτούς τους υποψήφιους έχουν δώσει μια ισχυρή υπόθεση για αυτό που είναι τώρα ο νέος κάτοχος δίσκων - και μακράν - για τον πιο μακρινό γαλαξία που είναι γνωστός στο Σύμπαν.
Ονομάστηκε Abell 1835 IR1916, ο γαλαξίας που ανακαλύφθηκε πρόσφατα έχει μια κόκκινη μετατόπιση 10 [3] και βρίσκεται περίπου 13.230 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Γι 'αυτό φαίνεται σε μια εποχή που το Σύμπαν ήταν μόλις 470 εκατομμύρια χρόνια νεαρό, δηλαδή μόλις το 3% της τρέχουσας ηλικίας του.
Αυτός ο αρχέγονος γαλαξίας φαίνεται να είναι δέκα χιλιάδες φορές λιγότερο ογκώδης από τον Γαλαξία μας, τον Γαλαξία μας. Θα μπορούσε κάλλιστα να είναι μεταξύ της πρώτης κατηγορίας αντικειμένων που έβαλαν τέλος στους Σκοτεινούς Αιώνες του Σύμπαντος.
Αυτή η αξιοσημείωτη ανακάλυψη απεικονίζει τις δυνατότητες των μεγάλων επίγειων τηλεσκοπίων στον κοντινό υπέρυθρο τομέα για την εξερεύνηση του πολύ πρώιμου Σύμπαντος.
Σκάβοντας στο παρελθόν
Όπως οι παλαιοντολόγοι που σκάβουν όλο και πιο βαθιά για να βρουν τα παλαιότερα λείψανα, οι αστρονόμοι προσπαθούν να κοιτάξουν όλο και περισσότερο για να εξετάσουν το πολύ νέο Σύμπαν. Η απόλυτη αναζήτηση; Βρίσκοντας τα πρώτα αστέρια και γαλαξίες που σχηματίστηκαν αμέσως μετά το Big Bang.
Πιο συγκεκριμένα, οι αστρονόμοι προσπαθούν να εξερευνήσουν τα τελευταία «άγνωστα εδάφη», το όριο μεταξύ των «Σκοτεινών Εποχών» και της «Κοσμικής Αναγέννησης».
Μάλλον λίγο μετά το Big Bang, το οποίο πιστεύεται ότι έχει λάβει χώρα πριν από περίπου 13.700 εκατομμύρια χρόνια, το Σύμπαν βυθίστηκε στο σκοτάδι. Η ακτινοβολία λειψάνων από την αρχέγονη βολίδα είχε τεντωθεί από την κοσμική επέκταση σε μεγαλύτερα μήκη κύματος και δεν είχαν σχηματιστεί ούτε αστέρια ούτε κβάζαρ που θα μπορούσαν να φωτίσουν τον τεράστιο χώρο. Το Σύμπαν ήταν ένα κρύο και αδιαφανές μέρος. Επομένως, αυτή η σκοτεινή εποχή ονομάζεται «Σκοτεινές Εποχές».
Μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια αργότερα, η πρώτη γενιά αστεριών και, αργότερα, οι πρώτοι γαλαξίες και κβάζαρ, παρήγαγαν έντονη υπεριώδη ακτινοβολία, σταδιακά ανυψώνοντας την ομίχλη πάνω από το Σύμπαν.
Αυτό ήταν το τέλος των Σκοτεινών Εποχών και, με έναν όρο που αναλήφθηκε ξανά από την ανθρώπινη ιστορία, μερικές φορές αναφέρεται ως «Κοσμική Αναγέννηση».
Οι αστρονόμοι προσπαθούν να εντοπίσουν πότε - και πώς - τελείωσε ακριβώς το Dark Ages. Αυτό απαιτεί την αναζήτηση των πιο απομακρυσμένων αντικειμένων, μια πρόκληση που μπορούν να ανταποκριθούν μόνο τα μεγαλύτερα τηλεσκόπια, σε συνδυασμό με μια πολύ προσεκτική στρατηγική παρατήρησης.
Χρησιμοποιώντας ένα βαρυτικό τηλεσκόπιο
Με την έλευση των τηλεσκοπίων κλάσης 8-10 μέτρων έχει επιτευχθεί θεαματική πρόοδος κατά την τελευταία δεκαετία. Πράγματι, από τότε έχει καταστεί δυνατό να παρατηρηθούν με λεπτομέρεια αρκετές χιλιάδες γαλαξίες και κβάζαρ σε αποστάσεις σχεδόν 12 δισεκατομμυρίων ετών φωτός (δηλαδή έως μια κόκκινη μετατόπιση 3 [3]). Με άλλα λόγια, οι αστρονόμοι είναι πλέον σε θέση να μελετήσουν μεμονωμένους γαλαξίες, τον σχηματισμό τους, την εξέλιξή τους και άλλες ιδιότητες πάνω από το 85% της προηγούμενης ιστορίας του Σύμπαντος.
Περαιτέρω στο παρελθόν, ωστόσο, οι παρατηρήσεις των γαλαξιών και των κβάζαρ γίνονται σπάνιες. Επί του παρόντος, μόνο μια χούφτα πολύ αχνών γαλαξιών παρατηρείται περίπου 1.200 έως 750 εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang (redshift 5-7). Πέρα από αυτό, η εξασθένιση αυτών των πηγών και το γεγονός ότι το φως τους μετατοπίζεται από το οπτικό στο εγγύς υπέρυθρο έχει περιορίσει μέχρι στιγμής σοβαρά τις μελέτες.
Μια σημαντική ανακάλυψη σε αυτήν την αναζήτηση για τον πρώιμα σχηματισμένο γαλαξία έχει πλέον επιτευχθεί από μια ομάδα Γάλλων και Ελβετών αστρονόμων [2] χρησιμοποιώντας το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο (VLT) του ESO εξοπλισμένο με το ευαίσθητο όργανο ISAAC που είναι σχεδόν υπέρυθρες. Για να το επιτύχουν αυτό, έπρεπε να συνδυάσουν το φαινόμενο ενίσχυσης του φωτός ενός σμήνους γαλαξιών - ενός βαρυτικού τηλεσκοπίου - με τη δύναμη συγκέντρωσης φωτός του VLT και τις εξαιρετικές συνθήκες του ουρανού που επικρατούν στο Paranal.
Αναζήτηση για μακρινούς γαλαξίες
Το κυνήγι για τόσο αχνά, αόριστα αντικείμενα απαιτεί μια συγκεκριμένη προσέγγιση.
Πρώτα απ 'όλα, ελήφθησαν πολύ βαθιές εικόνες ενός σμήνους γαλαξιών με το όνομα Abell 1835 χρησιμοποιώντας το όργανο εγγύς υπέρυθρων ISAAC στο VLT. Τέτοια σχετικά κοντινά μαζικά σμήνη μπορούν να κάμψουν και να ενισχύσουν το φως των πηγών του φόντου - ένα φαινόμενο που ονομάζεται Gravitational Lensing και προβλέπεται από τη θεωρία της Γενικής Σχετικότητας του Αϊνστάιν.
Αυτή η φυσική ενίσχυση επιτρέπει στους αστρονόμους να κοιτάζουν τους γαλαξίες που διαφορετικά θα ήταν πολύ αχνές για να δουν. Στην περίπτωση του γαλαξία που ανακαλύφθηκε πρόσφατα, το φως ενισχύεται περίπου 25 έως 100 φορές! Σε συνδυασμό με τη δύναμη του VLT, κατέστη δυνατή η εικόνα και ακόμη και η λήψη ενός φάσματος αυτού του γαλαξία. Πράγματι, η φυσική ενίσχυση αυξάνει αποτελεσματικά το άνοιγμα του VLT από 8,2-m σε 40-80 m.
Οι βαθιές εικόνες κοντά στο IR που έχουν ληφθεί σε διαφορετικά μήκη κύματος έχουν επιτρέψει στους αστρονόμους να χαρακτηρίσουν τις ιδιότητες μερικών χιλιάδων γαλαξιών στην εικόνα και να επιλέξουν μια χούφτα από αυτούς ως δυνητικά πολύ απομακρυσμένους γαλαξίες. Χρησιμοποιώντας προηγούμενες εικόνες που ελήφθησαν στο Τηλεσκόπιο Καναδά-Γαλλίας-Χαβάης (CFHT) στο Mauna Kea και εικόνες από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble, επιβεβαιώθηκε τότε ότι αυτοί οι γαλαξίες δεν φαίνονται πράγματι στο οπτικό. Με αυτόν τον τρόπο, αναγνωρίστηκαν έξι υποψήφιοι γαλαξίες με υψηλή ερυθρή μετατόπιση, των οποίων το φως μπορεί να εκπέμπεται όταν το Σύμπαν ήταν ηλικίας κάτω των 700 εκατομμυρίων ετών.
Για να επιβεβαιώσουν και να αποκτήσουν έναν ακριβέστερο προσδιορισμό της απόστασης ενός από αυτούς τους γαλαξίες, οι αστρονόμοι έλαβαν το Time Discretionary Director για να χρησιμοποιήσουν ξανά το ISAAC στο VLT, αλλά αυτή τη φορά στη φασματοσκοπική του λειτουργία. Μετά από αρκετούς μήνες προσεκτικής ανάλυσης των δεδομένων, οι αστρονόμοι είναι πεπεισμένοι ότι έχουν ανιχνεύσει ένα αδύναμο αλλά σαφές φασματικό χαρακτηριστικό στον κοντινό υπέρυθρο τομέα. Οι αστρονόμοι ισχυρίζονται ότι αυτό το χαρακτηριστικό είναι σίγουρα η γραμμή εκπομπών Lyman-alpha που χαρακτηρίζει αυτά τα αντικείμενα. Αυτή η γραμμή, η οποία εμφανίζεται στο εργαστήριο σε μήκος κύματος 0,1216 m, δηλαδή, στο υπεριώδες, έχει τεντωθεί στο εγγύς υπέρυθρο στα 1,34 m, καθιστώντας το Abell 1835 IR1916 τον πρώτο γαλαξία που είναι γνωστό ότι έχει μια κόκκινη μετατόπιση τόσο μεγάλη όσο 10.
Ο πιο μακρινός γαλαξίας που είναι γνωστός μέχρι σήμερα
Αυτή είναι η ισχυρότερη περίπτωση για μια κόκκινη αλλαγή που υπερβαίνει την τρέχουσα φασματοσκοπικά επιβεβαιωμένη εγγραφή στο z = 6,6 και την πρώτη περίπτωση ενός διψήφιου κοκκίνου. Κλιμάκωση της ηλικίας του Σύμπαντος στη διάρκεια ζωής ενός ατόμου (80 χρόνια, ας πούμε), το προηγούμενο επιβεβαιωμένο ρεκόρ έδειξε ένα τετραετές μικρό παιδί. Με τις παρούσες παρατηρήσεις, έχουμε μια εικόνα του παιδιού όταν ήταν δυόμισι ετών.
Από τις εικόνες αυτού του γαλαξία που λαμβάνονται στις διάφορες ζώνες κυμάτων, οι αστρονόμοι συμπεραίνουν ότι υφίσταται μια περίοδο έντονου σχηματισμού αστεριών. Αλλά η ποσότητα των αστεριών που σχηματίζεται εκτιμάται ότι είναι «μόνο» 10 εκατομμύρια φορές τη μάζα του ήλιου, περίπου δέκα χιλιάδες φορές μικρότερη από τη μάζα του Γαλαξία μας, του Γαλαξία μας.
Με άλλα λόγια, αυτό που βλέπουν οι αστρονόμοι είναι το πρώτο δομικό στοιχείο των σημερινών μεγάλων γαλαξιών. Αυτό το εύρημα συμφωνεί καλά με την τρέχουσα κατανόησή μας για τη διαδικασία σχηματισμού γαλαξιών που αντιστοιχεί σε μια διαδοχική συσσώρευση των μεγάλων γαλαξιών που παρατηρούνται σήμερα μέσω πολυάριθμων συγχωνεύσεων «δομικών μονάδων», μικρότερων και νεότερων γαλαξιών που σχηματίστηκαν στο παρελθόν.
Αυτά τα δομικά στοιχεία είναι εκείνα που ίσως παρείχαν τις πρώτες πηγές φωτός που άφησαν την ομίχλη πάνω από το Σύμπαν και έβαλαν τέλος στους Σκοτεινούς Αιώνες.
Για τον Roser Pell ?, από το Observatoire Midi-Pyr? N (es) και συν-επικεφαλής της ομάδας, «αυτές οι παρατηρήσεις δείχνουν ότι κάτω από εξαιρετικές συνθήκες ουρανού όπως αυτές στο Παρατηρητήριο Paranal του ESO, και χρησιμοποιώντας ισχυρό βαρυτικό φακό, άμεσες παρατηρήσεις απόμακρων γαλαξιών κοντά στους σκοτεινούς χρόνους είναι εφικτοί με τα καλύτερα επίγεια τηλεσκόπια. "
Ο άλλος συν-αρχηγός της ομάδας, ο Daniel Schaerer από το Παρατηρητήριο της Γενεύης και το Πανεπιστήμιο (Ελβετία), είναι ενθουσιασμένος: «Αυτή η ανακάλυψη ανοίγει το δρόμο για μελλοντικές εξερευνήσεις των πρώτων αστεριών και γαλαξιών στο πρώιμο Σύμπαν».
Περισσότερες πληροφορίες
Οι πληροφορίες που παρουσιάζονται σε αυτό το Δελτίο Τύπου βασίζονται σε ερευνητικό άρθρο στο ευρωπαϊκό ερευνητικό περιοδικό «Αστρονομία & Αστροφυσική» (A&A, τόμος 416, σελίδα L35 · «Παρατηρήσεις ISAAC / VLT ενός φακοποιημένου γαλαξία στο z = 10.0» του Roser Pell; , Daniel Schaerer, Johan Richard, Jean-Fran? O Le Borgne και Jean-Paul Kneib). Είναι διαθέσιμο στον Ιστό στον ιστότοπο EDP.
Πρόσθετες εξηγήσεις και εικόνες είναι διαθέσιμες στην ιστοσελίδα των συγγραφέων, στη διεύθυνση http://obswww.unige.ch/sfr και http://webast.ast.obs-mip.fr/galaxies/
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων ESO
