13 απόμακροι γαλαξίες βρέθηκαν σε δείγμα ουρανού. Πιστωτική εικόνα: ESO. Κάντε κλικ για μεγέθυνση.
Είναι ένας από τους κύριους στόχους της κοσμολογίας παρατήρησης για τον εντοπισμό του τρόπου σχηματισμού και εξελίξεως των γαλαξιών και για να τον συγκρίνουμε με προβλέψεις από θεωρητικά μοντέλα. Είναι επομένως απαραίτητο να γνωρίζουμε όσο το δυνατόν ακριβέστερα πόσους γαλαξίες υπήρχαν στο Σύμπαν σε διαφορετικές εποχές.
Αυτό είναι πιο εύκολο να το πούμε παρά να το κάνουμε. Πράγματι, εάν η μέτρηση γαλαξιών από βαθιές αστρονομικές εικόνες είναι σχετικά απλή, η μέτρηση της απόστασής τους - επομένως, η εποχή στην ιστορία του σύμπαντος όπου το βλέπουμε [1] - είναι πολύ πιο δύσκολη. Αυτό απαιτεί τη λήψη ενός φάσματος του γαλαξία και τη μέτρηση της κόκκινης αλλαγής του [2].
Ωστόσο, για τους πιο αχνείς γαλαξίες - που είναι πιθανότατα οι πιο απομακρυσμένοι και ως εκ τούτου οι παλαιότεροι - αυτό απαιτεί πολύ χρόνο παρατήρησης στα μεγαλύτερα τηλεσκόπια. Μέχρι τώρα, οι αστρονόμοι έπρεπε πρώτα να επιλέξουν προσεκτικά τους υποψήφιους γαλαξίες με μεγάλη ερυθρή μετατόπιση, προκειμένου να ελαχιστοποιήσουν το χρόνο που αφιερώθηκε στη μέτρηση της απόστασης. Φαίνεται όμως ότι οι αστρονόμοι ήταν πολύ προσεκτικοί και έτσι είχαν μια λανθασμένη εικόνα του πληθυσμού των γαλαξιών.
Θα ήταν καλύτερα να "απλώς" παρατηρήσετε σε ένα δεδομένο κομμάτι του ουρανού όλους τους γαλαξίες φωτεινότερους από ένα δεδομένο όριο. Αλλά η εξέταση ενός αντικειμένου κάθε φορά θα καθιστούσε αδύνατη μια τέτοια μελέτη.
Για να ανταποκριθεί στην πρόκληση, μια ομάδα Γάλλων και Ιταλών αστρονόμων [3] χρησιμοποίησε το μεγαλύτερο δυνατό τηλεσκόπιο με ένα εξαιρετικά εξειδικευμένο, πολύ ευαίσθητο όργανο που μπορεί να παρατηρήσει ταυτόχρονα έναν πολύ μεγάλο αριθμό (εξασθενημένων) αντικειμένων στο απομακρυσμένο σύμπαν.
Οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν το VIsible Multi-Object Spectrograph (VIMOS) στο Melipal, ένα από τα τηλεσκόπια των 8,2 μέτρων του ESO's Very Large Telescope Array. Το VIMOS μπορεί να παρατηρήσει τα φάσματα περίπου 1.000 γαλαξιών σε μία έκθεση, από την οποία μπορούν να μετρηθούν οι ερυθρές μετατοπίσεις, εξ ου και οι αποστάσεις. Η δυνατότητα παρατήρησης δύο γαλαξιών ταυτόχρονα θα ισοδυναμούσε με ταυτόχρονη χρήση δύο Τηλεσκοπίων Μονάδας VLT. Το VIMOS πολλαπλασιάζει έτσι αποτελεσματικά την απόδοση του VLT εκατοντάδες φορές.
Αυτό καθιστά δυνατή την ολοκλήρωση σε λίγες ώρες παρατηρήσεων που θα χρειάζονταν μήνες πριν από λίγα χρόνια. Με δυνατότητες έως και δέκα φορές πιο παραγωγικές από τα ανταγωνιστικά όργανα, το VIMOS προσφέρει τη δυνατότητα για πρώτη φορά να διεξαγάγει μια αμερόληπτη απογραφή του μακρινού Σύμπαντος.
Χρησιμοποιώντας την υψηλή απόδοση του οργάνου VIMOS, η ομάδα των αστρονόμων ξεκίνησε το VIMOS VLT Deep Survey (VVDS) του οποίου στόχος είναι να μετρήσει σε κάποιο επιλεγμένο κομμάτι του ουρανού την κόκκινη μετατόπιση όλων των γαλαξιών φωτεινότερη από το μέγεθος 24 στο κόκκινο, δηλαδή , γαλαξίες που είναι έως και 16 εκατομμύρια αμυδρότεροι από ό, τι μπορεί να δει το άβολο μάτι.
Σε ένα συνολικό δείγμα περίπου 8.000 γαλαξιών που επιλέχθηκαν μόνο με βάση την παρατηρούμενη φωτεινότητά τους στο κόκκινο φως, σχεδόν 1.000 φωτεινοί και έντονα σχηματίζοντας γαλαξίες ανακαλύφθηκαν σε μια εποχή 1.500 έως 4.500 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη (redshift μεταξύ 1,4 και 5) .
«Προς έκπληξή μας», λέει ο Olivier Le F? Vre, από το Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (Γαλλία) και συν-ηγέτης του έργου VVDS, «αυτό είναι δύο έως έξι φορές υψηλότερο από ό, τι είχε βρεθεί από προηγούμενα έργα. Αυτοί οι γαλαξίες είχαν χαθεί επειδή προηγούμενες έρευνες είχαν επιλέξει αντικείμενα με πολύ πιο περιοριστικό τρόπο από ό, τι κάναμε. Και το έκαναν για να ικανοποιήσουν την πολύ χαμηλότερη απόδοση της προηγούμενης γενιάς οργάνων. "
Ενώ οι παρατηρήσεις και τα μοντέλα έχουν δείξει με συνέπεια ότι το Σύμπαν δεν είχε ακόμη σχηματίσει πολλά αστέρια τα πρώτα δισεκατομμύρια χρόνια του κοσμικού χρόνου, η ανακάλυψη των επιστημόνων απαιτεί μια σημαντική αλλαγή σε αυτήν την εικόνα.
Συνδυάζοντας τα φάσματα όλων των γαλαξιών σε ένα δεδομένο εύρος μετατόπισης (δηλαδή ανήκει στην ίδια εποχή), οι αστρονόμοι θα μπορούσαν να εκτιμήσουν την ποσότητα του αστεριού που σχηματίστηκε σε αυτούς τους γαλαξίες. Διαπιστώνουν ότι οι γαλαξίες στο νέο Σύμπαν μετατρέπονται σε αστέρια μεταξύ 10 και 100 φορές τη μάζα του Ήλιου μας σε ένα χρόνο.
«Αυτή η ανακάλυψη υπονοεί ότι οι γαλαξίες δημιούργησαν πολύ περισσότερα αστέρια νωρίς στη ζωή του Σύμπαντος από ό, τι είχε φανταστεί προηγουμένως», εξηγεί ο Gianpaolo Vettolani, ο άλλος συν-ηγέτης του έργου VVDS, που εργάζεται στο INAF-IRA στην Μπολόνια (Ιταλία). «Αυτές οι παρατηρήσεις θα απαιτήσουν μια βαθιά επανεκτίμηση των θεωριών μας για το σχηματισμό και την εξέλιξη των γαλαξιών σε ένα μεταβαλλόμενο Σύμπαν».
Απομένει τώρα για τους αστρονόμους να εξηγήσουν πώς μπορεί κανείς να δημιουργήσει έναν τόσο μεγάλο πληθυσμό γαλαξιών, παράγοντας περισσότερα αστέρια από ό, τι υποτίθεται προηγουμένως, σε μια εποχή που το Σύμπαν ήταν περίπου 10-20% της τρέχουσας εποχής του.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων ESO
