Odkryto najbardziej odległą znaną galaktykę.
Astronom z Uniwersytetu Texas w Austin, Steven Finkelstein, dowodził zespołem astronomów, który odkrył i zmierzył odległość do najodleglejszej galaktyki, jaką kiedykolwiek odnaleziono. Galaktyka jest widziana tak, jak wyglądała zaledwie 700 milionów lat po Wielkim Wybuchu.
Chociaż podczas obserwacji z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a zidentyfikowano wiele innych kandydatów na galaktyki we wczesnym Wszechświecie, w tym takie, które mogą być jeszcze bardziej odległe, galaktyka ta jest najodleglejsza i najwcześniejsza, której odległość może zostać ostatecznie potwierdzona obserwacjami przy pomocy teleskopu Keck I. .
„Chcemy badać bardzo odległe galaktyki, aby dowiedzieć się, jak one zmieniają się w czasie, co pomoże nam zrozumieć, jak powstała Droga Mleczna” – powiedział Finkelstein. Znajomość odległości do galaktyki sprawia, że „możemy spojrzeć na otoczenie, gdy Wszechświat miał zaledwie 5% obecnego wieku, czyli ok. 13,8 mld. lat” – mówi Casey Papovich z Texas A & M University. .
Astronomowie mogą badać, jak galaktyki ewoluowały, ponieważ światło podróżuje z określoną prędkością, ok. 300.000 km/s. Gdy zatem patrzymy na odległe obiekty, widzimy je takimi, jakimi były w przeszłości. Jednak diabeł tkwi w szczegółach, gdy chodzi o podejmowanie wniosków na temat ewolucji galaktyk, Finkelstein zauważa: „Zanim będziesz mieć silne wnioski jak galaktyki ewoluują, musisz być pewien, że szukasz w odpowiednich galaktykach”. Oznacza to, że astronomowie muszą zastosować najbardziej rygorystyczne metody pomiaru odległości do galaktyk, żeby zrozumieć, w jakim wieku Wszechświata są one widoczne. Zespół Finkelsteina wybrał tę galaktykę, oraz dziesiątki innych do obserwacji spośród 100.000 galaktyk odkrytych przez projekt CANDELS Teleskopu Hubble. Największy projekt w historii misji Hubble’a, CANDELS wykorzystał ponad miesiąc czasu obserwacyjnego Hubble’a. .
Zespół szukał galaktyk, które mogą być bardzo odległe, bazując na ich kolorach uzyskanych na zdjęciach z Hubble’a. Metoda ta jest dobra, ale nie niezawodna, mówi Finkelstein. Używanie kolorów do sortowania galaktyk jest trudne, ponieważ bliższe obiekty mogą uchodzić za odleglejsze galaktyki. Zatem, aby zmierzyć w sposób definitywny odległość do tych galaktyk z potencjalnie wczesnego Wszechświata, astronomowie używają spektroskopii. Ze względu na rozszerzanie się Wszechświata, astronomowie badają tzw. przesunięcie ku czerwieni, czyli przesunięcie światła w kierunku czerwonego końca spektrum, wysyłanego z obiektu. .
Badacze użyli Teleskopu Keck I, jednego z pary największych teleskopów na Ziemi, zlokalizowanych na Hawajach, aby zmierzyć przesunięcie ku czerwieni galaktyki CALDELS z8_GND_5296. Określono je na 7,51. Jest to najwyższe, potwierdzone dotąd przesunięcie ku czerwieni. Oznacza to, że galaktyka pochodzi z okresu zaledwie 700 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Teleskop Keck I został wyposażony w nowy instrument MOSFIRE, co sprawiło, że takie pomiary są możliwe.”Instrument jest wspaniały. Nie tylko jest czuły, ale może zajrzeć do wielu obiektów naraz” – mówi Finkelstein. Wyjaśnił, że to drugi aspekt, który pozwolił jego zespołowi obserwować 43 galaktyki CANDELS w ciągu zaledwie dwóch nocy na Keck, i uzyskać obserwacje wyższej jakości, niż to możliwe gdziekolwiek indziej. .
Naukowcy są w stanie dokładnie ocenić odległość galaktyk, mierząc właściwości wodoru zwane przejściem alfa Lymana, który emituje jasno w odległych galaktykach. Jest wykrywane w prawie wszystkich galaktykach, które są widoczne w okresie od 1 miliarda lat po Wielkim Wybuchu, ale bliżej linia emisji wodoru staje się coraz bardziej widoczna. Spośród 43 galaktyk obserwowanych przez MOSFIRE, zespół Finkelsteina wykrył przejście alfa Lymana tylko w jednej. „Chcieliśmy zobaczyć tę galaktykę. I wtedy naszą następną myślą było ‘dlaczego nie widzimy czegoś jeszcze? Używamy najlepszych instrumentów, na najlepszych teleskopach, z najlepszej próbki galaktyk. Mieliśmy najlepszą pogodę – to było wspaniałe. I tylko my widzieliśmy tę linię emisji z jednej z naszych próbek 43 obserwowanych galaktyk, gdy spodziewaliśmy się zobaczyć około sześciu. Co się dzieje?’” – mówi Finkelstein. .
Astronomowie podejrzewają, że mogły one zostać wyzerowane w epoce, gdy Wszechświat zmieniał się ze stanu nieprzeźroczystego, w którym większość wodoru pomiędzy galaktykami jest neutralna, do stanu półprzeźroczystego, w którym większość wodoru jest zjonizowana (tak zwana Era Rejonizacji). Więc niekoniecznie odległych galaktyk tam nie ma. Być może są one ukryte za ścianą neutralnego wodoru, który blokuje sygnał alfa Lymana, szukany przez zespół. .
Choć astronomowie wykryli tylko jedną galaktykę z próbki CANDELS, okazała się ona być nadzwyczajna. Oprócz swojej ogromnej odległości, obserwacje zespołu pokazały, że galaktyka z8_GND_5296 formuje gwiazdy bardzo szybko – 150 razy szybciej, niż nasza Droga Mleczna. Ten nowy rekordzista odległości leży w tym samym rejonie nieba, co poprzedni rekordzista (z przesunięciem ku czerwieni 7,2), który także wykazuje bardzo duże tempo formowania się gwiazd. .
Oprócz użycia teleskopu Keck, zespół obserwował galaktykę z8_GND_5296 przy pomocy teleskopu Spitzera, który mierzy, ile zjonizowanego tlenu zawiera galaktyka. Obserwacje Spitzera pomogły również wykluczyć inne typy obiektów, które mogłyby być uważane za odległe galaktyki, a są w rzeczywistości bliskimi, lecz szczególnie „zakurzonymi” obiektami. .
Źródło:
Obserwatorium McDonalda
Chociaż podczas obserwacji z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a zidentyfikowano wiele innych kandydatów na galaktyki we wczesnym Wszechświecie, w tym takie, które mogą być jeszcze bardziej odległe, galaktyka ta jest najodleglejsza i najwcześniejsza, której odległość może zostać ostatecznie potwierdzona obserwacjami przy pomocy teleskopu Keck I. .
„Chcemy badać bardzo odległe galaktyki, aby dowiedzieć się, jak one zmieniają się w czasie, co pomoże nam zrozumieć, jak powstała Droga Mleczna” – powiedział Finkelstein. Znajomość odległości do galaktyki sprawia, że „możemy spojrzeć na otoczenie, gdy Wszechświat miał zaledwie 5% obecnego wieku, czyli ok. 13,8 mld. lat” – mówi Casey Papovich z Texas A & M University. .
Astronomowie mogą badać, jak galaktyki ewoluowały, ponieważ światło podróżuje z określoną prędkością, ok. 300.000 km/s. Gdy zatem patrzymy na odległe obiekty, widzimy je takimi, jakimi były w przeszłości. Jednak diabeł tkwi w szczegółach, gdy chodzi o podejmowanie wniosków na temat ewolucji galaktyk, Finkelstein zauważa: „Zanim będziesz mieć silne wnioski jak galaktyki ewoluują, musisz być pewien, że szukasz w odpowiednich galaktykach”. Oznacza to, że astronomowie muszą zastosować najbardziej rygorystyczne metody pomiaru odległości do galaktyk, żeby zrozumieć, w jakim wieku Wszechświata są one widoczne. Zespół Finkelsteina wybrał tę galaktykę, oraz dziesiątki innych do obserwacji spośród 100.000 galaktyk odkrytych przez projekt CANDELS Teleskopu Hubble. Największy projekt w historii misji Hubble’a, CANDELS wykorzystał ponad miesiąc czasu obserwacyjnego Hubble’a. .
Zespół szukał galaktyk, które mogą być bardzo odległe, bazując na ich kolorach uzyskanych na zdjęciach z Hubble’a. Metoda ta jest dobra, ale nie niezawodna, mówi Finkelstein. Używanie kolorów do sortowania galaktyk jest trudne, ponieważ bliższe obiekty mogą uchodzić za odleglejsze galaktyki. Zatem, aby zmierzyć w sposób definitywny odległość do tych galaktyk z potencjalnie wczesnego Wszechświata, astronomowie używają spektroskopii. Ze względu na rozszerzanie się Wszechświata, astronomowie badają tzw. przesunięcie ku czerwieni, czyli przesunięcie światła w kierunku czerwonego końca spektrum, wysyłanego z obiektu. .
Badacze użyli Teleskopu Keck I, jednego z pary największych teleskopów na Ziemi, zlokalizowanych na Hawajach, aby zmierzyć przesunięcie ku czerwieni galaktyki CALDELS z8_GND_5296. Określono je na 7,51. Jest to najwyższe, potwierdzone dotąd przesunięcie ku czerwieni. Oznacza to, że galaktyka pochodzi z okresu zaledwie 700 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Teleskop Keck I został wyposażony w nowy instrument MOSFIRE, co sprawiło, że takie pomiary są możliwe.”Instrument jest wspaniały. Nie tylko jest czuły, ale może zajrzeć do wielu obiektów naraz” – mówi Finkelstein. Wyjaśnił, że to drugi aspekt, który pozwolił jego zespołowi obserwować 43 galaktyki CANDELS w ciągu zaledwie dwóch nocy na Keck, i uzyskać obserwacje wyższej jakości, niż to możliwe gdziekolwiek indziej. .
Naukowcy są w stanie dokładnie ocenić odległość galaktyk, mierząc właściwości wodoru zwane przejściem alfa Lymana, który emituje jasno w odległych galaktykach. Jest wykrywane w prawie wszystkich galaktykach, które są widoczne w okresie od 1 miliarda lat po Wielkim Wybuchu, ale bliżej linia emisji wodoru staje się coraz bardziej widoczna. Spośród 43 galaktyk obserwowanych przez MOSFIRE, zespół Finkelsteina wykrył przejście alfa Lymana tylko w jednej. „Chcieliśmy zobaczyć tę galaktykę. I wtedy naszą następną myślą było ‘dlaczego nie widzimy czegoś jeszcze? Używamy najlepszych instrumentów, na najlepszych teleskopach, z najlepszej próbki galaktyk. Mieliśmy najlepszą pogodę – to było wspaniałe. I tylko my widzieliśmy tę linię emisji z jednej z naszych próbek 43 obserwowanych galaktyk, gdy spodziewaliśmy się zobaczyć około sześciu. Co się dzieje?’” – mówi Finkelstein. .
Astronomowie podejrzewają, że mogły one zostać wyzerowane w epoce, gdy Wszechświat zmieniał się ze stanu nieprzeźroczystego, w którym większość wodoru pomiędzy galaktykami jest neutralna, do stanu półprzeźroczystego, w którym większość wodoru jest zjonizowana (tak zwana Era Rejonizacji). Więc niekoniecznie odległych galaktyk tam nie ma. Być może są one ukryte za ścianą neutralnego wodoru, który blokuje sygnał alfa Lymana, szukany przez zespół. .
Choć astronomowie wykryli tylko jedną galaktykę z próbki CANDELS, okazała się ona być nadzwyczajna. Oprócz swojej ogromnej odległości, obserwacje zespołu pokazały, że galaktyka z8_GND_5296 formuje gwiazdy bardzo szybko – 150 razy szybciej, niż nasza Droga Mleczna. Ten nowy rekordzista odległości leży w tym samym rejonie nieba, co poprzedni rekordzista (z przesunięciem ku czerwieni 7,2), który także wykazuje bardzo duże tempo formowania się gwiazd. .
Oprócz użycia teleskopu Keck, zespół obserwował galaktykę z8_GND_5296 przy pomocy teleskopu Spitzera, który mierzy, ile zjonizowanego tlenu zawiera galaktyka. Obserwacje Spitzera pomogły również wykluczyć inne typy obiektów, które mogłyby być uważane za odległe galaktyki, a są w rzeczywistości bliskimi, lecz szczególnie „zakurzonymi” obiektami. .
Źródło:
Obserwatorium McDonalda
.jpg)
