Astronomowie, którzy chcą ustalić, kiedy miała miejsce reionozacja Wszechświata, odkryli niektóre z najwcześniejszych galaktyk około 800 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Wiek jednej galaktyki został potwierdzony charakterystyczną neutralną sygnaturą wodoru w 787 milionach lat po Wielkim Wybuchu. Odkrycie to jest pierwszym potwierdzeniem wieku tak zwanej galaktyki porzuconej w tym odległym czasie i wskazuje, kiedy prawdopodobnie rozpoczęła się epoka reionizacji.
Okres reionizacji jest najdalej cofnięty w czasie, jaki astronomowie mogą zaobserwować. Wielki Wybuch, 13,7 miliarda lat temu, stworzył gorący, mroczny wszechświat. Około 400 000 lat później temperatury się ochłodziły, elektrony i protony połączyły się, tworząc obojętny wodór, i mruczenie ustąpiło. Jakiś czas przed 1 miliardem lat po Wielkim Wybuchu obojętny wodór zaczął tworzyć gwiazdy w pierwszych galaktykach, które promieniowały energią i zamieniały wodór z powrotem w jonizację. Chociaż nie była to gruba zupa plazmowa z wcześniejszego okresu tuż po Wielkim Wybuchu, ta formacja gwiazdowa rozpoczęła epokę reionizacji.
Astronomowie wiedzą, że era ta zakończyła się około 1 miliarda lat po Wielkim Wybuchu, ale kiedy się rozpoczęła, umknęły im.
Szukamy galaktyk „porzucających” ”, powiedział Masami Ouchi, który kierował amerykańskim i japońskim zespołem astronomów spoglądających wstecz na epokę reionizacji. „Używamy stopniowo coraz bardziej czerwonych filtrów, które odsłaniają coraz dłuższe fale świetlne i obserwujemy, które galaktyki znikają lub„ upuszczają ”obrazy wykonane przy użyciu tych filtrów. Starsze, bardziej odległe galaktyki „zanikają” stopniowo coraz bardziej czerwone filtry, a określone długości fal mogą wskazywać nam odległość i wiek galaktyk. Tym, co wyróżnia to badanie, jest to, że badaliśmy obszar, który jest ponad 100 razy większy niż poprzednie, i w rezultacie mieliśmy większą próbkę wczesnych galaktyk (22) niż wcześniejsze badania. Co więcej, byliśmy w stanie potwierdzić wiek jednej galaktyki - kontynuował. „Ponieważ wszystkie galaktyki zostały znalezione przy użyciu tej samej techniki odpadania, prawdopodobnie będą one w tym samym wieku”.
Zespół Ouchi był w stanie przeprowadzić tak dużą ankietę, ponieważ zastosował niestandardowy, superczerwony filtr i inne unikalne postępy technologiczne w zakresie czerwonej czułości w szerokokątnym aparacie 8,3-metrowego teleskopu Subaru. Swoje obserwacje wykonali w latach 2006-2009 w polu Subaru Deep Field i Great Observatories Origins Deep Survey North. Następnie porównali swoje obserwacje z danymi zebranymi w innych badaniach.
Astronomowie zastanawiali się, czy wszechświat został poddany reionizacji natychmiastowo, czy stopniowo w czasie, ale co ważniejsze, próbowali wyizolować, kiedy wszechświat zaczął reionizację. Pomiary gęstości i jasności galaktyk są kluczem do obliczania szybkości formowania się gwiazd, które mówią wiele o tym, co się stało, kiedy. Astronomowie przyjrzeli się szybkościom formowania się gwiazd i szybkości jonizacji wodoru.
Korzystając z danych z ich badań i innych, ustalili, że tempo formowania się gwiazd było znacznie niższe od 800 milionów lat do około miliarda lat po Wielkim Wybuchu, a następnie. W związku z tym obliczyli, że szybkość jonizacji byłaby bardzo wolna w tym wczesnym czasie, z powodu tego niskiego tempa powstawania gwiazd.
„Byliśmy naprawdę zaskoczeni, że tempo jonizacji wydaje się tak niskie, co byłoby sprzeczne z twierdzeniem satelity NASAP WMAP. Stwierdzono, że reionizacja rozpoczęła się nie później niż 600 milionów lat po Wielkim Wybuchu - zauważył Ouchi. „Uważamy, że zagadkę tę można wyjaśnić wydajniejszymi procesami produkcji fotonów jonizujących we wczesnych galaktykach. Formowanie się masywnych gwiazd mogło być znacznie bardziej intensywne niż w dzisiejszych galaktykach. Mniej masywnych gwiazd wytwarza więcej fotonów jonizujących niż wiele mniejszych gwiazd - wyjaśnił.
Wyniki badań zostaną opublikowane w grudniowym numerze Astrophysical Journal.
Źródło: EurekAlert
