Przez dziesięciolecia astronomowie próbowali dotrzeć tak daleko, jak to możliwe, do głębokiego Wszechświata. Obserwując kosmos krótko po Wielkim Wybuchu, astrofizycy i kosmolodzy mają nadzieję dowiedzieć się wszystkiego, co mogą na temat wczesnego formowania się Wszechświata i jego późniejszej ewolucji. Dzięki takim instrumentom jak Kosmiczny teleskop Hubble, astronomowie byli w stanie zobaczyć części Wszechświata, które wcześniej były niedostępne.
Ale nawet czcigodny Hubble nie jest w stanie zobaczyć wszystkiego, co miało miejsce we wczesnym Wszechświecie. Jednak korzystając z połączonej mocy niektórych najnowszych obserwatoriów astronomicznych z całego świata, zespół międzynarodowych astronomów pod przewodnictwem Instytutu Astronomii Uniwersytetu Tokio zaobserwował 39 nieodkrytych wcześniej starożytnych galaktyk, co może mieć poważne konsekwencje dla astronomii i kosmologii.
Zespół odpowiedzialny za odkrycie obejmował członków Instytutu Astronomii Uniwersytetu Tokijskiego, Francuskiego Narodowego Centrum Badań Naukowych (CNRS), Normalnego Uniwersytetu Anhui w Chinach, Uniwersytetu Ludwig-Maximilians w Monachium, Narodowych Obserwatoriów Astronomicznych w Chinach oraz Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA) na Tajwanie. Ich badania ukazały się w numerze z 7 sierpnia Natura.
Dostrzeganie „niewidzialnego”
Mówiąc najprościej, najwcześniejsze możliwe galaktyki we Wszechświecie pozostały do tej pory niewidoczne, ponieważ ich światło jest bardzo słabe i występuje przy długich falach, których Hubble nie może wykryć. Drużyna
Odkrycie, które zaowocowało, było nie tylko bezprecedensowe, ale odkrycie tak wielu galaktyk tego typu przeczy obecnym modelom kosmologicznym. Jak wyjaśnił Tao Wang, badacz z AISAA i współautor badania:
„Po raz pierwszy tak duża populacja masywnych galaktyk została potwierdzona w ciągu pierwszych 2 miliardów lat 13,7 miliarda lat życia wszechświata. Były one wcześniej dla nas niewidoczne. To odkrycie stoi w sprzeczności z obecnymi modelami z tego okresu kosmicznej ewolucji i pomoże dodać pewne szczegóły, których brakowało do tej pory. ”
Galaktyki te, mimo że były wówczas największymi, wciąż były bardzo trudne do wykrycia. Wiele powodów ma związek z tym, w jakim stopniu ich światło zostało rozciągnięte przez ekspansję Wszechświata. W codziennej astronomii
Pozwala to astronomom nie tylko stwierdzić, jak daleko jest obiekt, ale jak wyglądał on w przeszłości. Ale patrząc na najwcześniejszą epokę Wszechświata (ponad 13 miliardów lat temu) ogromna odległość rozciąga długość fali światła widzialnego do punktu, w którym nie znajduje się już w obszarze światła widzialnego i przechodzi w podczerwień.
Innym powodem, dla którego galaktyki te są trudne do zauważenia, jest to, że większe galaktyki mają tendencję do owijania się w pył, szczególnie gdy znajdują się jeszcze na wczesnym etapie formowania. To powoduje, że bardziej zaciemniają je niż ich mniejsze galaktyczne odpowiedniki. Z tych powodów podejrzewano, że galaktyki nie były tak stare, jak sugerował zespół. Jak wskazał Wang:
„Trudno było przekonać naszych rówieśników, że te galaktyki były tak stare, jak się nam podejrzewało. Nasze początkowe podejrzenia dotyczące ich istnienia wynikały z danych podczerwieni Spitzer Space Telescope. Ale ALMA ma ostre oczy i ujawnia szczegóły w submilimetrowych długościach fal, najlepszej długości fali do podglądania pyłu obecnego we wczesnym wszechświecie. Mimo to wymagało to dalszych danych z wyobraźni o nazwie Very Large Telescope w Chile, aby naprawdę udowodnić, że widzimy starożytne masywne galaktyki, których wcześniej nie było. ”
Co to oznacza dla astronomii?
Ponieważ odkrycie tych galaktyk jest sprzeczne z naszymi obecnymi modelami kosmologicznymi, odkrycia zespołu mają oczywiście pewne znaczące implikacje dla astronomów. Jak wyjaśnił Kotaro Kohno, profesor z Institute of Astronomy i współautor badań:
„Im bardziej masywna galaktyka, tym bardziej masywna jest supermasywna czarna dziura w jej sercu. Zatem badanie tych galaktyk i ich ewolucji powie nam więcej o ewolucji supermasywnych czarnych dziur - dodał Kohno. „Masywne galaktyki są również ściśle związane z rozmieszczeniem niewidzialnej ciemnej materii. Odgrywa to rolę w kształtowaniu struktury i rozmieszczenia galaktyk. Badacze teoretyczni będą musieli teraz zaktualizować swoje teorie. ”
Kolejnym interesującym odkryciem były różnice między tymi 39 starożytnymi galaktykami. Po pierwsze, galaktyki te miały większą gęstość gwiazd niż obecnie Droga Mleczna; co oznacza, że gdyby nasza galaktyka była podobna, obserwatorzy gwiazd zobaczyliby coś zupełnie innego, gdy spojrzeli na nocne niebo.
„Po pierwsze, nocne niebo wydawałoby się o wiele bardziej majestatyczne. Większa gęstość gwiazd oznacza, że w pobliżu byłoby znacznie więcej gwiazd, które wydawałyby się większe i jaśniejsze ”- powiedział Wang. „Ale odwrotnie, duża ilość pyłu oznacza, że odległe gwiazdy byłyby znacznie mniej widoczne, więc tło dla tych jasnych bliskich gwiazd może być ogromną ciemną pustką”.
Ponieważ po raz pierwszy odkryto galaktyczną populację tego rodzaju, astronomowie czekają na to, co jeszcze mogą znaleźć. W tej chwili nawet ALMA nie jest wystarczająco zaawansowana, aby zbadać skład chemiczny i gwiezdne populacje tych galaktyk. Jednak obserwatoria nowej generacji będą miały rozdzielczość dla astrnomerów do przeprowadzenia tych badań.
Należą do nich James Webb Space Telescope, który ma być obecnie uruchomiony w 2021 r. Obserwacje naziemne, takie jak ekstremalnie duży teleskop ESO (ELT), teleskop trzydziestometrowy (TMT) i gigantyczny teleskop magellana (GMT) odgrywać istotną rolę.
To ekscytujący czas dla astronomów i kosmologów. Bardzo powoli odkrywają kolejną warstwę Wszechświata, aby zobaczyć, jakie tajemnice kryją się pod nim!
