Astronomové vidí nejvzdálenější skupinu galaxií, jaká kdy byla nalezena, když byl vesmír pouhých 5 % svého současného věku
Pohledem hlouběji do vesmíru (a dále zpět v čase) astronomové a kosmologové nadále posouvají hranice toho, co je o vesmíru známo. Díky vylepšení přístrojového vybavení a pozorovacích technik jsme nyní v bodě, kdy jsou astronomové schopni pozorovat některé z nejstarších galaxií ve vesmíru – což zase poskytuje zásadní vodítka o tom, jak se náš vesmír vyvíjel.
Pomocí dat získaných Národní observatoř Kitt Peak , tým astronomů s Kosmické hluboké a široké úzké pásmo (Cosmic DAWN) Průzkum byl schopen pozorovat dosud nejvzdálenější skupina galaxií . Tato galaxie známá jako EGS77 existovala, když byl vesmír starý pouhých 680 milionů let (méně než 5 % stáří vesmíru). Analýza této galaxie již odhaluje věci o období, které následovalo krátce po velkém třesku.
Tým zodpovědný za pozorování nedávno prezentoval svá zjištění na konferenci 235. zasedání Americké astronomické společnosti , který začal 4. ledna a skončí zítra (8. ledna) v Honolulu. V průběhu prezentace James Rhoads (výzkumník z Goddard Space Flight Center NASA (a hlavní řešitel průzkumu DAWN) uvedl, že tento nejnovější nález poskytuje nový pohled na vesmírný „temný věk“.
Zjednodušeně řečeno, doba temna začala zhruba 380 000 let po velkém třesku, v době, kdy se vytvořily první neutrální atomy vodíku a vesmír byl naplněn ionizovanými částicemi. Zatímco fotony se v tomto bodě mohly volně pohybovat, před interakcí s touto plazmou mohly jít jen tak daleko. To mělo za následek zablokování světla a znemožnění pozorování tohoto období pomocí dalekohledů.
Toto období skončilo tím, co je známé jako reionizace, kdy světlo z prvních hvězd začalo měnit povahu vodíku v celém vesmíru. To fakticky ukončilo temný věk 1 miliardu let po velkém třesku a přeměnilo vesmír na průhlednou a světlem naplněnou realitu, kterou dnes vidíme. Vzhledem k tomu, že to bylo asi 680 milionů let po velkém třesku, EGS77 by v této transformaci hrál roli.
Jak Rhoads vysvětlil v nedávném NASA tiskové prohlášení :
„Mladý vesmír byl naplněn atomy vodíku, které tak zeslabují ultrafialové světlo, že nám brání ve výhledu na rané galaxie. EGS77 je první skupinou galaxií přistiženou při odstraňování této kosmické mlhy.“
Zatímco byly pozorovány vzdálenější jednotlivé galaxie, EGS77 je nejvzdálenější skupinou galaxií, která vykazuje známky vzdáleného ultrafialového světla spojeného s reionizací – alias. Lymanovo alfa světlo (které má vlnovou délku 121,6 nanometrů). Když se vytvořily první hvězdy a galaxie, část světla Lyman, které vyzařovaly, byla absorbována a reemitována, čímž se kolem nich vytvořily bubliny ionizovaného vodíku.
Vithal Tilvi, výzkumník z Arizona State University, byl hlavním autorem studie, která popisuje jejich zjištění. Jak vysvětlil:
'Intenzivní světlo z galaxií může ionizovat okolní plynný vodík a vytvářet bubliny, které umožňují hvězdnému světlu se volně pohybovat.' EGS77 vytvořila velkou bublinu, která umožňuje jeho světlu cestovat k Zemi bez velkého útlumu. Nakonec bubliny jako tyto vyrostly kolem všech galaxií a zaplnily mezigalaktický prostor, reionizovaly vesmír a uvolnily cestu světlu, aby mohlo cestovat vesmírem.“
Vzhledem k tomu, jak se vesmír rozpíná, bylo Lymanovo alfa světlo z EGS77 nataženo (neboli kosmický červený posuv) do bodu, kdy je viditelné pouze v blízkých infračervených vlnových délkách. To udělal Rhoades a jeho kolegové Extrémně široký infračervený zobrazovač National Optical Astronomy Observatory (NEWFIRM) na 4metrovém dalekohledu Mayall na národní observatoři Kitt Peak.
Po detekci několika galaxií vědci porovnali svá data se snímky stejné oblasti pořízenými s galaxií Hubble a Spitzer vesmírné dalekohledy. Některé z těchto galaxií byly odmítnuty, protože byly pozorovatelné ve viditelném světle, což svědčí o tom, že byly po reionizaci vidět takové, jaké byly.
Bylo však zjištěno, že tři galaxie mají emisní čáry Lyman alfa na mírně odlišných vlnových délkách. To naznačovalo nepatrný rozdíl ve vzdálenosti mezi těmito třemi galaxiemi, který tým odhadl na přibližně 2,3 milionu světelných let – o něco méně, než je vzdálenost mezi Mléčnou dráhou a galaxií v Andromedě právě teď.
Očekává se, že nasazení vesmírných dalekohledů nové generace v nadcházejících letech odhalí mnohem více. Kromě JWST (jehož spuštění je naplánováno na rok 2021) je zde také Širokoúhlý infračervený průzkumný dalekohled (WFIRST) – start je plánován do roku 2025. Vzhledem k jejich vysoké citlivosti na blízké infračervené záření se očekává, že oba teleskopy najdou další příklady raných galaxií obklopených bublinami ionizovaného záření.
Jako Sangeeta Malhotra, výzkumná pracovnice v Goddardu a spoluautorka studie:
„I když se jedná o první skupinu galaxií, která byla označena jako zodpovědná za kosmickou reionizaci, budoucí mise NASA nám řeknou mnohem více. Nadcházející Vesmírný dalekohled Jamese Webba je citlivý na Lymanovu alfa emisi z ještě slabších galaxií v těchto vzdálenostech a může najít více galaxií v EGS77.
Studium těchto galaxií a dalších galaxií, které se vynořily z kosmického temného středověku, nejen astronomům řekne mnoho o tomto přechodném období v historii vesmíru. Odhalí také mnohé o tom, jak vznikaly a následně se vyvíjely první galaxie. Studie, která popisuje zjištění výzkumného týmu, bude zveřejněna v The Astrophysical Journal .
Další čtení: NASA , The Astrophysical Journal