"Ο πιο μακρινός γαλαξίας που έχει δει ακόμα!" Δεν το έχουμε ακούσει πριν; (Δείτε εδώ και εδώ, για παράδειγμα.) Ενώ είναι αλήθεια ότι οι αστρονόμοι συνεχίζουν να προχωρούν μακρύτερα στο παρελθόν με καλύτερα όργανα, υπάρχουν θεμελιώδεις προκλήσεις τόσο στην παρατήρηση όσο και στη μέτρηση των αποστάσεων από τους πρώτους γαλαξίες στον Κόσμο.
Γι 'αυτό αυτή η νέα παρατήρηση ενός γαλαξία που σχηματίστηκε περίπου 700 εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang είναι σημαντική. Ενώ έχουν αναγνωριστεί πολλές γαλαξίες που σχηματίστηκαν εκείνη την εποχή, οι αστρονόμοι έχουν μετρήσει μόνο ακριβείς αποστάσεις για πέντε από αυτούς. Αυτός ο γαλαξίας σηματοδοτεί τον έκτο, και είναι ο πιο μακρινός από τη δέσμη. Ίσως ακόμη πιο σημαντικό από τη μέτρηση της απόστασης, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι αυτός ο γαλαξίας γέννησε νέα αστέρια πάνω από 100 φορές το ρυθμό που έχει ο Γαλαξίας σήμερα. Αυτό δείχνει ότι οι πρώτοι γαλαξίες μπορεί να ήταν πιο επιθετικοί με το σχηματισμό αστεριών από ό, τι πιστεύαμε προηγουμένως.
Μια νέα εφημερίδα που δημοσιεύθηκε στις Φύση (προειδοποίηση paywall) περιγράφει τη μέτρηση της κόκκινης μετατόπισης ενός γαλαξία που προσδιορίστηκε στην Κοσμική Συνέλευση Deep-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey (CANDELS), η οποία χρησιμοποιεί τον υπέρυθρο φασματογράφο στο τηλεσκόπιο Keck στη Χαβάη. Λόγω αυτής της απέραντης απόστασης, το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble δεν βλέπει τον γαλαξία στις οπτικές του ζώνες, αλλά είναι μια φωτεινή πηγή υπέρυθρων, τόσο για το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble όσο και για το Spitzer. Το Redshift, αν θυμάστε, είναι ένα μέτρο του πόσο γρήγορα ένας γαλαξίας φαίνεται να απομακρύνεται από εμάς καθώς το Σύμπαν επεκτείνεται. Όσο υψηλότερη είναι η κόκκινη μετατόπιση, τόσο πιο μακριά είναι ο γαλαξίας - και ως εκ τούτου, τόσο περισσότερο πριν εκπέμπει το φως που βλέπουμε. Καθώς το Σύμπαν μεγαλώνει, απλώνεται αναλογικά το μήκος κύματος του φωτός. Με αυτόν τον τρόπο, το ορατό φως ή ακόμη και η υπεριώδης εκπομπή που είναι κοινή στα αστέρια μετατοπίζεται στο υπέρυθρο τμήμα του φάσματος.
Σε αυτήν την περίπτωση, οι αστρονόμοι μέτρησαν την κόκκινη μετατόπιση του γαλαξία z8_GND_5296 (υπάρχει ένα αξιομνημόνευτο όνομα για εσάς) σε 7,51, το οποίο μεταφράζεται σε περίπου 13 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Προσδιόρισαν αυτόν τον αριθμό μετρώντας τις εκπομπές Lyman alpha (Ly α) από αέριο υδρογόνο, κάτι που είναι πολύ κοινό και δύσκολο να μετρηθεί σε τόσο μεγάλες αποστάσεις. Το φως α από το αέριο υδρογόνο στην τοποθεσία μας είναι περίπου 122 νανόμετρα, σταθερά στο υπεριώδες τμήμα του φάσματος, αλλά η αντίστοιχη εκπομπή από το z8_GND_5296 είναι περίπου 1034 νανόμετρα, το οποίο είναι υπέρυθρο. (Για να λάβετε την κόκκινη μετατόπιση, διαιρέστε τον μεγαλύτερο αριθμό με το μικρότερο και αφαιρέστε 1. Δυστυχώς, η σχέση μεταξύ της κόκκινης αλλαγής και της απόστασης δεν είναι πουθενά απλή.)
Ωστόσο, δεν είναι κάθε γαλαξίας σε συγκρίσιμες αποστάσεις μετρήσιμες εκπομπές Ly α: κάτι φαίνεται να εμποδίζει μεγάλο μέρος αυτού του φωτός να φτάσει σε εμάς. Η κύρια ιδέα είναι το ουδέτερο διαγαλαξιακό αέριο που διασκορπίζει το φως, αλλά παρατηρούνται πολύ λίγοι γαλαξίες για να επιβεβαιωθεί αυτή η υπόθεση. Ως αποτέλεσμα, ενώ υπάρχουν δεκάδες γαλαξίες με ερυθρές μετατοπίσεις μεγαλύτερες από 7 (καθορίζονται όχι από το φάσμα αλλά από το φαινόμενο χρώμα του γαλαξία), οι ερυθρές αλλαγές δεν μπορούν να ελεγχθούν ξανά για τους περισσότερους. Αυτό το άρθρο αναφέρεται σε 43 πρώιμους γαλαξίες, αλλά μόνο ένα από αυτά τα δείγματα είχε μετρήσιμες εκπομπές Ly α.
Το πιο ενδιαφέρον είναι ότι ο γαλαξίας z8_GND_5296 είναι σχετικά πλούσιος σε «μέταλλα»: στοιχεία βαρύτερα από το ήλιο. Δεδομένου ότι αυτά τα στοιχεία παράγονται από αστέρια και όχι από τη Μεγάλη Έκρηξη, αυτό υποδηλώνει έναν πολύ γρήγορο κύκλο γέννησης και θανάτου αστεριών ακόμη και τη στιγμή που αυτός ο γαλαξίας εκπέμπει το φως που παρατηρούμε.
Για να υποστηρίξουν αυτόν τον ισχυρισμό, οι συγγραφείς της παρούσας μελέτης διαπίστωσαν ότι το z8_GND_5296 και ένας παρόμοιος γαλαξίας που ονομάζεται GN 108036 έχουν εξαιρετικά υψηλούς ρυθμούς σχηματισμού αστεριών, μετατρέποντας το ισοδύναμο μάζας αξίας 330 Ήλιων σε νέα αστέρια. Αυτό είναι περισσότερο από 100 φορές το ποσοστό σχηματισμού άστρων του Γαλαξία μας και συγκρίσιμο με μερικούς από τους πιο ακραίους γαλαξίες που σχηματίζουν αστέρια. Αυτοί οι γαλαξίες θεωρούνταν προηγουμένως σπάνιοι, έτσι οι αστρονόμοι ίσως χρειαστεί να αναθεωρήσουν τις εκτιμήσεις τους σχετικά με το πόσο γρήγορα δημιουργήθηκαν νέα αστέρια στους πρώτους γαλαξίες.
Ανεξάρτητα από αυτό, θα είναι ενδιαφέρον να δούμε πώς είναι άλλοι πρώτοι γαλαξίες καθώς βελτιώνονται οι παρατηρήσεις μας. Χωρίς αυτό, δεν θα ξέρουμε αν το z8_GND_5296 είναι σπάνια στον ακραίο σχηματισμό αστεριών, ή καταλαβαίνουμε γιατί είναι σχετικά φωτεινό στις εκπομπές Ly α ενώ τα αδέλφια του δεν είναι. Και ίσως θα βρούμε τη διαφορά στο χρόνο μεταξύ της εποχής χωρίς γαλαξίες και των πρώτων γαλαξιών που σχηματίστηκαν.
