Obrazový kredit: ESO
Pri použití blízkeho infračerveného prístroja ISAAC na veľmi veľkom ďalekohľade ESO a účinku zväčšenia gravitačnej šošovky našiel tím francúzskych a švajčiarskych astronómov [2] niekoľko slabých galaxií, o ktorých sa predpokladá, že sú najznámejšie.
Ďalšie spektroskopické štúdie jedného z týchto kandidátov poskytli silný dôvod pre to, čo je teraz novým držiteľom rekordov - a zďaleka - vzdialenejšej galaxie známej vo vesmíre.
Novoobjavená galaxia s názvom Abell 1835 IR1916 má červený posun 10 [3] a nachádza sa asi 13 230 miliónov svetelných rokov. Je preto vidieť v čase, keď bol vesmír iba 470 miliónov rokov, čo je sotva 3 percentá jeho súčasného veku.
Zdá sa, že táto praveká galaxia je desaťtisíc krát menšia ako naša Galaxia, Mliečna dráha. Mohlo by to byť medzi prvými triedami predmetov, ktoré ukončili temný vek vesmíru.
Tento pozoruhodný objav ilustruje potenciál veľkých pozemných ďalekohľadov v blízkej infračervenej oblasti na skúmanie veľmi skorého vesmíru.
Kopanie do minulosti
Rovnako ako paleontológovia, ktorí kopajú hlbšie a hlbšie, aby našli najstaršie zvyšky, sa astronómovia snažia pozerať ďalej a ďalej, aby preskúmali veľmi mladý vesmír. Konečným pátraním? Nájdenie prvých hviezd a galaxií, ktoré sa vytvorili hneď po Veľkom tresku.
Presnejšie povedané, astronómovia sa snažia preskúmať posledné „neznáme územia“, hranicu medzi „temným obdobím“ a „kozmickou renesanciou“.
Skôr krátko po Veľkom tresku, o ktorom sa teraz predpokladá, že sa uskutočnilo pred 13 700 miliónmi rokov, sa vesmír ponoril do tmy. Relikálne žiarenie z prvotnej ohnivej gule bolo natiahnuté kozmickou expanziou smerom k dlhším vlnovým dĺžkam a ešte sa nevytvorili ani hviezdy, ani kvázary, ktoré by osvetľovali obrovský priestor. Vesmír bol chladným a nepriehľadným miestom. Táto pochmúrna éra je preto celkom primerane označovaná ako „temný vek“.
O niekoľko stoviek miliónov rokov neskôr, prvá generácia hviezd a neskôr aj prvé galaxie a kvasary, produkovali intenzívne ultrafialové žiarenie a postupne zdvíhali hmlu nad vesmírom.
Toto bol koniec temna a po opätovnom prevzatí pojmu z ľudskej histórie sa niekedy hovorí o „kozmickej renesancii“.
Astronómovia sa snažia zachytiť, kedy - a ako - presne temný vek skončil. Vyžaduje si to hľadanie najvzdialenejších objektov, čo je výzva, ktorú zvládnu iba najväčšie ďalekohľady v kombinácii s veľmi starostlivou pozorovacou stratégiou.
Používanie gravitačného teleskopu
S príchodom ďalekohľadov triedy 8 - 10 metrov sa v poslednom desaťročí dosiahol úžasný pokrok. Odvtedy bolo možné s určitými detailmi pozorovať niekoľko tisíc galaxií a kvasarov až do vzdialenosti takmer 12 miliárd svetelných rokov (t. J. Až do červeného posunu 3 [3]). Inými slovami, astronómovia sú teraz schopní študovať jednotlivé galaxie, ich formovanie, vývoj a ďalšie vlastnosti v typickom prípade 85% histórie vesmíru v minulosti.
V minulosti sa však pozorovania galaxií a kvasarov stávajú zriedkavými. V súčasnosti je po hrude Veľkého tresku vidno iba hŕstka veľmi slabých galaxií približne 1 200 až 750 miliónov rokov (červený posun 5-7). Navyše, slabosť týchto zdrojov a skutočnosť, že sa ich svetlo presúva z optického na blízke infračervené svetlo, doteraz štúdie značne obmedzili.
Dôležitý prielom v tomto úsilí o nájdenie najskoršej formovanej galaxie teraz dosiahol tím francúzskych a švajčiarskych astronómov [2] s použitím veľmi veľkého ďalekohľadu ESO (VLT), ktorý je vybavený blízkym infračerveným citlivým prístrojom ISAAC. Aby to dosiahli, museli skombinovať účinok zosilnenia svetla zhluku galaxií - gravitačný teleskop - so schopnosťou zhromaždiť svetlo VLT a vynikajúcimi podmienkami na oblohe prevládajúcimi v Paranale.
Hľadanie vzdialených galaxií
Hľadanie takýchto slabých, nepolapiteľných predmetov si vyžaduje osobitný prístup.
Najprv boli veľmi hlboké snímky zhluku galaxií s názvom Abell 1835 zhotovené pomocou prístroja ISAAC blízko infračerveného žiarenia na VLT. Takéto relatívne blízke masívne zhluky dokážu ohnúť a zosilniť svetlo zdrojov pozadia - jav nazývaný gravitačné šošovky a predpovedaný Einsteinovou teóriou všeobecnej relativity.
Toto prirodzené zosilnenie umožňuje astronómom nahliadnuť do galaxií, ktoré by inak boli príliš slabé na to, aby boli vidieť. V prípade novoobjavenej galaxie je svetlo zosilnené približne 25 až 100 krát! V kombinácii s mocou VLT bolo teda možné zobraziť a dokonca aj zachytiť spektrum tejto galaxie. Prirodzené zosilnenie skutočne zvyšuje clonu VLT z 8,2-m na 40 - 80 m.
Hlboké blízke IR snímky nasnímané pri rôznych vlnových dĺžkach umožnili astronómom charakterizovať vlastnosti niekoľkých tisíc galaxií v obraze a vybrať z nich hrsť ako potenciálne veľmi vzdialené galaxie. Použitím predtým získaných snímok urobených v Kanade - Francúzsku - Havaji Telescope (CFHT) na Mauna Kea a snímok z Hubbleovho vesmírneho teleskopu sa potom overilo, že tieto galaxie nie sú skutočne vidieť v optike. Týmto spôsobom bolo rozpoznaných šesť kandidátov na galaxie s vysokým červeným posunom, ktorých svetlo sa mohlo vyžarovať, keď bol vesmír mladší ako 700 miliónov rokov.
Na potvrdenie a získanie presnejšieho určenia vzdialenosti jednej z týchto galaxií získali astronómovia Diskrečný čas riaditeľa, aby mohli znova použiť ISAAC na VLT, ale tentoraz v spektroskopickom režime. Po niekoľkých mesiacoch starostlivej analýzy údajov sú astronómovia presvedčení, že v blízkej infračervenej oblasti zistili slabý, ale jasný spektrálny jav. Astronómovia tvrdia, že táto vlastnosť je určite Lyman-alfa emisná línia typická pre tieto objekty. Táto čiara, ktorá sa vyskytuje v laboratóriu pri vlnovej dĺžke 0,1216 um, to znamená v ultrafialovom žiarení, bola natiahnutá k blízkej infračervenej oblasti pri 1,34 um, čím sa Abell 1835 IR1916 stala prvou galaxiou, o ktorej je známe, že má červený posun taký veľký ako 10.
Najvzdialenejšia doteraz známa galaxia
Toto je najsilnejší prípad červeného posunu nad rámec súčasného spektroskopicky potvrdeného záznamu pri z = 6,6 a prvý prípad dvojciferného červeného posunu. Keď sme zmenili vek vesmíru na celý život človeka (povedzme 80 rokov), predchádzajúci potvrdený záznam ukázal štvorročné batole. Pri súčasných pozorovaniach máme obraz dieťaťa, keď mal dva a pol roka.
Z obrázkov tejto galaxie získaných v rôznych vlnových pásmach astronómovia usudzujú, že prechádza obdobím intenzívnej tvorby hviezd. Odhaduje sa však, že množstvo vytvorených hviezd je „iba“ 10 miliónov krát hmotnosťou Slnka, približne desaťtisíc krát menšie ako hmotnosť našej Galaxie, Mliečnej dráhy.
Inými slovami, to, čo vidia astronómovia, je prvý stavebný kameň dnešných veľkých galaxií. Toto zistenie je v súlade s naším súčasným chápaním procesu tvorby galaxií, ktoré zodpovedá postupnému zvyšovaniu veľkých galaxií, ktoré sa dnes pozorovalo prostredníctvom početných zlúčení „stavebných blokov“, menších a mladších galaxií, ktoré sa vytvorili v minulosti.
Práve tieto stavebné kamene mohli poskytnúť prvé svetelné zdroje, ktoré zdvihli hmlu nad Vesmír a ukončili temný vek.
Pokiaľ ide o Roser Pell ?, z Observatoire Midi-Pyrénées (Francúzsko) a spoluz vodca tímu, „tieto pozorovania ukazujú, že za vynikajúcich podmienok na oblohe, ako sú podmienky na observatóriu ESO v Paranale, a pomocou silných gravitačných šošoviek, priame pozorovania vzdialených galaxií v blízkosti temných vekov sú uskutočniteľné pomocou najlepších pozemných teleskopov. “
Ďalší spolur vodca tímu, Daniel Schaerer z Ženevského observatória a univerzity (Švajčiarsko), je nadšený: „Tento objav otvára cestu budúcim prieskumom prvých hviezd a galaxií na začiatku vesmíru.“
Viac informácií
Informácie uvedené v tejto tlačovej správe vychádzajú z výskumného článku v európskom výskumnom časopise „Astronomy & Astrofyzics“ (A&A, zväzok 416, strana L35; „pozorovania ISAAC / VLT galaxie s šošovkami pri z = 10,0“ od Rosera Pella? , Daniel Schaerer, Johan Richard, Jean-Français Le Borgne a Jean-Paul Kneib). Je k dispozícii na webe na webovej stránke EDP.
Ďalšie vysvetlenia a obrázky sú k dispozícii na webovej stránke autorov na adrese http://obswww.unige.ch/sfr a http://webast.ast.obs-mip.fr/galaxies/.
Pôvodný zdroj: ESO News Release
