Μια νέα άποψη από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble δείχνει μερικούς από τους πρώτους φωτεινούς γαλαξίες που εμφανίστηκαν στο Σύμπαν, εμφανιζόμενοι περίπου 13 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, ή 900 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Γαλαξίες σαν αυτούς δεν ήταν ορατοί 700 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, οπότε οι μικρότεροι γαλαξίες πρέπει να έχουν συγχωνευθεί αρκετά γρήγορα για να γίνουν μεγάλοι και φωτεινοί. Οι ανακαλύψεις έγιναν στο πεδίο Hubble Ultra Deep Field και το Great Observatory Origins Deep Survey Fields.
Μια συστηματική αναζήτηση για τους πρώτους φωτεινούς γαλαξίες που σχηματίστηκαν στο πρώιμο σύμπαν έχει αποκαλύψει ένα δραματικό άλμα στον αριθμό τέτοιων γαλαξιών πριν από περίπου 13 δισεκατομμύρια χρόνια. Αυτές οι παρατηρήσεις των πρώτων σταδίων της εξέλιξης των γαλαξιών παρέχουν νέα στοιχεία για την ιεραρχική θεωρία του σχηματισμού γαλαξιών - την ιδέα ότι οι μεγάλοι γαλαξίες συσσωρεύτηκαν με την πάροδο του χρόνου καθώς οι μικρότεροι γαλαξίες συγκρούστηκαν και συγχωνεύτηκαν.
Οι αστρονόμοι Rychard Bouwens και Garth Illingworth στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Santa Cruz, χρησιμοποίησαν το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble για να διερευνήσουν τον σχηματισμό γαλαξιών κατά τα πρώτα 900 εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang. Ανέφεραν τα τελευταία τους ευρήματα στο τεύχος 14 Σεπτεμβρίου του περιοδικού Nature.
Οι βαθιές παρατηρήσεις σε τρία σκοτεινά σημεία του ουρανού - τα πεδία βαθιάς έρευνας του Hubble Ultra Deep Field and the Great Observatories Origins - συγκέντρωσαν το αχνό φως που εκπέμπεται πριν από 13 δισεκατομμύρια χρόνια από αστέρια στους αρχέγονους γαλαξίες. Μόνο οι πιο λαμπροί γαλαξίες μπορούσαν να ανιχνευθούν σε τόσο μεγάλες αποστάσεις.
«Αυτά είναι τα βαθύτερα υπέρυθρα και οπτικά δεδομένα που έχουν ληφθεί ποτέ. Εξετάζουμε ένα πολύ πρώιμο στάδιο στη δημιουργία γαλαξιών », δήλωσε ο Illingworth, καθηγητής αστρονομίας και αστροφυσικής στο UCSC.
Οι ερευνητές παρατήρησαν εκατοντάδες λαμπερούς γαλαξίες περίπου 900 εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang. Αλλά όταν φαινόταν βαθύτερα, περίπου 200 εκατομμύρια χρόνια νωρίτερα, βρήκαν μόνο ένα. Χαλαρώνοντας τα κριτήρια αναζήτησής τους εμφανίστηκαν λίγο περισσότεροι υποψήφιοι, αλλά σαφώς πραγματοποιήθηκαν πολλές αλλαγές κατά τη διάρκεια αυτών των 200 εκατομμυρίων ετών, δήλωσε ο Illingworth.
«Οι μεγαλύτεροι, πιο φωτεινοί γαλαξίες δεν είχαν τεθεί σε ισχύ στα 700 εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang. Ωστόσο, 200 εκατομμύρια χρόνια αργότερα υπήρχαν πολλοί από αυτούς, οπότε πρέπει να υπήρχε πολλή συγχώνευση μικρότερων γαλαξιών κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου », είπε.
Οι αστρονόμοι μπορούν να προσδιορίσουν πότε το φως εκπέμπεται από μια μακρινή πηγή από την κόκκινη μετατόπισή του, ένα μέτρο του τρόπου με τον οποίο η επέκταση του σύμπαντος τέντωσε τα μήκη κύματος του φωτός καθώς ταξίδευε στο διάστημα σε μεγάλες αποστάσεις. Ο Bouwens, μεταδιδακτορικός συνεργάτης στο UCSC και πρώτος συγγραφέας του εγγράφου Nature, ανέπτυξε λογισμικό για να συστηματικά κοσκινίζει τα δεδομένα του Χαμπλ σε αναζήτηση γαλαξιών με μεγάλη ερυθρά μετατόπιση.
Τα δεδομένα προέρχονταν από δύο ισχυρά όργανα στο Hubble, την Advanced Camera for Surveys (ACS) και την Near Infrared Camera και Multi-Object Spectrograph (NICMOS). Οι ερευνητές συνέκριναν τον αριθμό των γαλαξιών που εντοπίστηκαν σε μια κόκκινη μετατόπιση από 7 έως 8 (700 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη) με αυτό που θα περίμεναν να βρουν εάν ο πληθυσμός των γαλαξιών ήταν όπως ο πληθυσμός που είχαν παρατηρήσει στο redshift 6 (200 εκατομμύρια χρόνια αργότερα). Ανάλογα με την αυστηρότητα των κριτηρίων επιλογής τους, βρήκαν έναν γαλαξία όπου θα περίμεναν 10 ή τέσσερις όπου θα περίμεναν 17.
«Η προσέγγισή μας παρέχει έναν πολύ ποσοτικό τρόπο μέτρησης της συσσώρευσης της δομής στο σύμπαν, οπότε μπορούμε να δούμε πόσο γρήγορα άλλαξε με την πάροδο του χρόνου καθώς οι μικρότεροι γαλαξίες συγχωνεύθηκαν για να σχηματίσουν μεγαλύτερους», δήλωσε ο Bouwens.
Οι γαλαξίες που παρατηρούνται σε αυτήν την έρευνα είναι πολύ μικρότεροι από τον δικό μας Γαλαξία και άλλους γιγαντιαίους γαλαξίες που παρατηρούνται σήμερα στο κοντινό σύμπαν. Αυτοί οι πρώτοι γαλαξίες ήταν επίσης φλεγόμενοι με σχηματισμό αστεριών, εκπέμποντας γαλάζιο φως που μετατοπίστηκε στο κόκκινο φως κατά τη διάρκεια του ταξιδιού 13 δισεκατομμυρίων ετών στους ευαίσθητους ανιχνευτές του Χαμπλ.
«Είναι καταπληκτικό το ότι μπορούμε να κοιτάξουμε πίσω σε 13 δισεκατομμύρια χρόνια. Εξετάζουμε γαλαξίες που έχουν ήδη εξελιχθεί από μικρότερους πρόδρομους, αλλά είναι μόνο μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια μετά το σχηματισμό των πρώτων αστεριών », δήλωσε ο Illingworth.
Εάν ο Γαλαξίας είναι ένας γαλαξιακός ηλικιωμένος πολίτης, τότε αυτοί οι γαλαξίες είναι νήπια ή παιδιά προσχολικής ηλικίας. Προς το παρόν, οι ερευνητές δεν μπορούν να εντοπίσουν τους ακόμη μικρότερους γαλαξίες των βρεφών που πρέπει να έχουν συγχωνευθεί για να σχηματίσουν αυτούς τους πρώτους φωτεινούς γαλαξίες.
Όμως οι σπόροι αυτών των πρώτων γαλαξιών μπορούν να φανούν στην κοσμική ακτινοβολία φόντου μικροκυμάτων, που μετρήθηκε πιο πρόσφατα και με ακρίβεια από τον Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), το οποίο δείχνει ελαφρές διακυμάνσεις πυκνότητας σε ένα εξαιρετικά ομοιογενές σύμπαν περίπου 400.000 χρόνια μετά το Μεγάλο Χτυπώ.
«Πολύ νωρίς στην εξέλιξη του σύμπαντος, όλα ήταν πολύ ομαλά. Αλλά με την πάροδο του χρόνου το σύμπαν έγινε όλο και πιο ασταθές καθώς η βαρύτητα τράβηξε περισσότερη ύλη στις πυκνότερες περιοχές », δήλωσε ο Bouwens. «Οι παρατηρήσεις μας για τους πρώτους γαλαξίες μας επιτρέπουν να μετρήσουμε πόσο γρήγορα εξελίχθηκε το σύμπαν από μικρότερα σε μεγαλύτερα σμήνη».
Η ανίχνευση των πρώτων γαλαξιών που θα διαμορφωθούν θα είναι δυνατή με τον διάδοχο του Χαμπλ, το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb, το οποίο σχεδιάζεται να κυκλοφορήσει το 2013, δήλωσε ο Illingworth. Πρόσθετες πληροφορίες σχετικά με την αναζήτηση των πρώτων γαλαξιών είναι διαθέσιμες στον Ιστό στη διεύθυνση http://firstgalaxies.ucolick.org/.
Αρχική πηγή: Δελτίο ειδήσεων UCSC
