Źródło zdjęcia: ESO
Korzystając z instrumentu bliskiej podczerwieni ISAAC na bardzo dużym teleskopie ESO oraz efektu powiększenia soczewki grawitacyjnej, zespół francuskich i szwajcarskich astronomów [2] odkrył kilka słabych galaktyk uważanych za najbardziej odległe ze znanych.
Dalsze badania spektroskopowe jednego z tych kandydatów dostarczyły mocnego dowodu na to, co jest teraz nowym rekordzistą - i jak dotąd - najodleglejszą galaktyką znaną z Wszechświata.
Nowo odkryta galaktyka o nazwie Abell 1835 IR1916 ma przesunięcie ku czerwieni wynoszące 10 [3] i znajduje się w odległości około 13 230 milionów lat świetlnych. Widać to zatem w czasach, gdy Wszechświat był zaledwie 470 milionów lat młody, czyli zaledwie 3 procent swojego obecnego wieku.
Ta pierwotna galaktyka wydaje się być dziesięć tysięcy razy mniejsza od naszej Galaktyki, Drogi Mlecznej. Może to być jedna z pierwszej klasy obiektów, które położyły kres Mrocznym Wiekom Wszechświata.
To niezwykłe odkrycie ilustruje potencjał dużych naziemnych teleskopów w dziedzinie bliskiej podczerwieni do eksploracji bardzo wczesnego Wszechświata.
Kopiąc w przeszłość
Podobnie jak paleontolodzy, którzy kopią coraz głębiej, aby znaleźć najstarsze szczątki, astronomowie próbują dalej i dalej badać bardzo młody Wszechświat. Ostateczna misja? Znalezienie pierwszych gwiazd i galaktyk, które powstały tuż po Wielkim Wybuchu.
A dokładniej, astronomowie próbują odkryć ostatnie „nieznane terytoria”, granicę między „średniowiecza” a „kosmicznym renesansem”.
Raczej krótko po Wielkim Wybuchu, który, jak się uważa, miał miejsce około 13 700 milionów lat temu, Wszechświat pogrążył się w ciemności. Promieniowanie relikwii z pierwotnej kuli ognia zostało rozciągnięte przez kosmiczną ekspansję w kierunku dłuższych fal i nie powstały jeszcze gwiazdy ani kwazary, które mogłyby oświetlić rozległą przestrzeń. Wszechświat był zimnym i nieprzejrzystym miejscem. Ta ponura era została więc dość rozsądnie nazwana „Ciemnym Wiekiem”.
Kilkaset milionów lat później pierwsza generacja gwiazd, a później pierwsze galaktyki i kwazary, wytwarzały intensywne promieniowanie ultrafioletowe, stopniowo podnosząc mgłę nad Wszechświatem.
To był koniec średniowiecza, a terminem ponownie zaczerpniętym z ludzkiej historii jest czasem określany mianem „kosmicznego renesansu”.
Astronomowie próbują ustalić, kiedy - i jak - dokładnie skończyły się Ciemne Wieki. Wymaga to poszukiwania najodleglejszych obiektów, wyzwania, które mogą podjąć tylko największe teleskopy w połączeniu z bardzo ostrożną strategią obserwacji.
Korzystanie z teleskopu grawitacyjnego
Wraz z pojawieniem się teleskopów klasy 8-10 metrów osiągnięto spektakularny postęp w ciągu ostatniej dekady. Rzeczywiście od tego czasu można z pewnymi szczegółami obserwować kilka tysięcy galaktyk i kwazarów w odległości prawie 12 miliardów lat świetlnych (tj. Do przesunięcia ku czerwieni 3 [3]). Innymi słowy, astronomowie są teraz w stanie badać pojedyncze galaktyki, ich powstawanie, ewolucję i inne właściwości w typowo 85% z wcześniejszej historii Wszechświata.
Jednak w przeszłości obserwacje galaktyk i kwazarów stały się rzadkością. Obecnie jedynie garstkę bardzo słabych galaktyk obserwuje się około 1200 do 750 milionów lat po Wielkim Wybuchu (przesunięcie ku czerwieni 5-7). Poza tym słabość tych źródeł i fakt, że ich światło jest przenoszone z optycznego na bliskie podczerwień, do tej pory poważnie ograniczało badania.
Ważny przełom w tym poszukiwaniu najwcześniej utworzonej galaktyki został osiągnięty przez zespół francuskich i szwajcarskich astronomów [2] za pomocą bardzo dużego teleskopu ESO (VLT) wyposażonego w instrument wrażliwy na bliską podczerwień ISAAC. Aby to osiągnąć, musieli połączyć efekt wzmocnienia światła gromady galaktyk - Teleskopu Grawitacyjnego - z mocą światła VLT i doskonałymi warunkami panującymi na niebie w Paranal.
Poszukiwanie odległych galaktyk
Polowanie na tak słabe, nieuchwytne przedmioty wymaga szczególnego podejścia.
Po pierwsze, bardzo głębokie zdjęcia gromady galaktyk o nazwie Abell 1835 zostały wykonane przy użyciu instrumentu bliskiej podczerwieni ISAAC na VLT. Tak stosunkowo bliskie masywne gromady są w stanie zginać i wzmacniać światło źródeł tła - zjawisko zwane Lensowaniem Grawitacyjnym i przewidywane przez teorię ogólnej teorii względności Einsteina.
To naturalne wzmocnienie pozwala astronomom zerknąć na galaktyki, które w innym przypadku byłyby zbyt słabe, aby je zobaczyć. W przypadku nowo odkrytej galaktyki światło jest wzmacniane około 25 do 100 razy! W połączeniu z mocą VLT możliwe było w ten sposób sfotografowanie, a nawet wykonanie spektrum tej galaktyki. Rzeczywiście, naturalne wzmocnienie skutecznie zwiększa aperturę VLT z 8,2 m do 40-80 m.
Głębokie obrazy bliskiej podczerwieni wykonane przy różnych długościach fal pozwoliły astronomom scharakteryzować właściwości kilku tysięcy galaktyk na zdjęciu i wybrać garść z nich jako potencjalnie bardzo odległych galaktyk. Korzystając z wcześniej uzyskanych zdjęć wykonanych w kanadyjsko-francusko-hawajskim teleskopie (CFHT) na Mauna Kea oraz zdjęć z kosmicznego teleskopu Hubble'a, zweryfikowano następnie, że galaktyki te rzeczywiście nie są widoczne w optyce. W ten sposób rozpoznano sześć kandydujących galaktyk o wysokim przesunięciu ku czerwieni, których światło mogło zostać wyemitowane, gdy Wszechświat miał mniej niż 700 milionów lat.
Aby potwierdzić i uzyskać dokładniejsze określenie odległości jednej z tych galaktyk, astronomowie uzyskali dyskretny czas dyrektora na ponowne użycie ISAAC na VLT, ale tym razem w trybie spektroskopowym. Po kilku miesiącach dokładnej analizy danych astronomowie są przekonani, że wykryli słabą, ale wyraźną cechę widmową w dziedzinie bliskiej podczerwieni. Astronomowie udowodnili, że cechą tą jest z pewnością linia emisji Lyman-alfa typowa dla tych obiektów. Ta linia, która występuje w laboratorium przy długości fali 0,1216 μm, czyli w ultrafiolecie, została rozciągnięta do bliskiej podczerwieni na 1,34 μm, co czyni Abell 1835 IR1916 pierwszą galaktyką o przesunięciu ku czerwieni tak dużym jak 10
Najdalsza znana do tej pory galaktyka
Jest to najsilniejszy przypadek przesunięcia ku czerwieni przekraczającego aktualny rekord potwierdzony spektroskopowo przy z = 6,6 i pierwszy przypadek dwucyfrowego przesunięcia ku czerwieni. Skalowując wiek Wszechświata do życia człowieka (powiedzmy 80 lat), poprzedni potwierdzony zapis wykazał czteroletnie dziecko. Dzięki obecnym obserwacjom mamy zdjęcie dziecka, gdy miał on dwa i pół roku.
Na podstawie zdjęć tej galaktyki uzyskanych w różnych zakresach fal astronomowie wywnioskowali, że przechodzi ona okres intensywnego formowania się gwiazd. Ale ilość utworzonych gwiazd szacuje się na „tylko” 10 milionów razy większą niż masa Słońca, około dziesięć tysięcy razy mniejsza niż masa naszej Galaktyki, Drogi Mlecznej.
Innymi słowy, astronomowie widzą pierwszy element składowy dzisiejszych dużych galaktyk. Odkrycie to dobrze zgadza się z naszym obecnym rozumieniem procesu formowania się galaktyk odpowiadającego sukcesywnemu gromadzeniu się dużych galaktyk obserwowanym dzisiaj przez liczne połączenia „bloków budulcowych”, mniejszych i młodszych galaktyk powstających w przeszłości.
To właśnie te bloki konstrukcyjne mogły zapewnić pierwsze źródła światła, które uniosły mgłę nad Wszechświatem i położyły kres Mrocznym Wiekom.
Dla Roser Pell ?, z Observatoire Midi-Pyr? Nes (Francja) i współprzewodniczącego zespołu, „te obserwacje pokazują, że przy doskonałych warunkach nieba, takich jak obserwatorium Paranal w ESO, i stosując silne soczewkowanie grawitacyjne, bezpośrednie obserwacje odległych galaktyk zbliżonych do średniowiecza są możliwe dzięki najlepszym teleskopom naziemnym. ”
Drugi współprzewodniczący zespołu, Daniel Schaerer z Geneva Observatory and University (Szwajcaria), jest podekscytowany: „To odkrycie otwiera drogę do przyszłych badań pierwszych gwiazd i galaktyk we wczesnym wszechświecie”.
Więcej informacji
Informacje przedstawione w niniejszym komunikacie prasowym są oparte na artykule badawczym w europejskim czasopiśmie badawczym „Astronomy & Astrophysics” (A&A, tom 416, strona L35; „Obserwacje ISAAC / VLT soczewki soczewkowej przy z = 10,0” autorstwa Roser Pell? , Daniel Schaerer, Johan Richard, Jean-Fran? Ois Le Borgne i Jean-Paul Kneib). Jest dostępny w Internecie na stronie internetowej EDP.
Dodatkowe objaśnienia i zdjęcia są dostępne na stronie internetowej autorów, pod adresem http://obswww.unige.ch/sfr i http://webast.ast.obs-mip.fr/galaxies/
Oryginalne źródło: ESO News Release
