Skrajnie odległa galaktyka odkryta przez kosmiczne szkło powiększające
Spoglądając przez kosmiczne szkło powiększające Kosmiczny Teleskop Hubble’a uchwycił jedną z najodleglejszych, najsłabszych i najmniejszych galaktyk widzianych kiedykolwiek. Szacuje się, że ten maleńki obiekt znajduje się w odległości ponad 13 miliardów lat świetlnych od nas. Astronomowie uważają, że odkrycie to jest jednym z najbardziej niezawodnych pomiarów odległości do galaktyk, które istniały we wczesnym Wszechświecie.
Galaktyka wydaje się być maleńką kropelką wielkości zaledwie ułamka naszej Drogi Mlecznej. Patrząc na nią cofamy się w czasie do okresu, gdy Wszechświat liczył zaledwie 500 milionów lat, czyli około 3% jego obecnego wieku, który szacuje się na 13,7 mld lat. Astronomowie odkryli około dziesięciu innych galaktyk, które mogą potencjalnie pochodzić z tej samej ery Wszechświata. Ale ta nowoodkryta galaktyka jest znacznie mniejsza i słabsza niż większość innych obiektów odkrytych do tej pory.
Galaktyka została odkryta jako część ambitnego, trwającego trzy lata programu Frontier Fields, który rozpoczął w 2013 roku zespół naukowców Hubble’a i NASA, przy współpracy z innymi wielkimi obserwatoriami – Kosmiczny Teleskop Spitzera i Obserwatorium X-ray Chandra – do studiowania wczesnego Wszechświata poprzez badanie dużych gromad galaktyk. Gromady te są tak masywne, że ich grawitacja zakrzywia światło przechodzące w ich pobliżu, powiększając, rozjaśniając i zniekształcając obiekty tła w zjawisku zwanym soczewkowaniem grawitacyjnym. Te potężne soczewki pozwalają astronomom znaleźć wiele ciemnych, odległych struktur, które w przeciwnym razie byłyby niemożliwe do wykrycia.
Teraz moc soczewki olbrzymiej gromady galaktyk Abell 2744 stworzyła trzy powiększone obrazy samej galaktyki. Każdy powiększony obraz sprawia, że galaktyka wydaje się być dziesięć razy większa i jaśniejsza, niż gdybyśmy ją oglądali bez użycia soczewki. Analizy odległej galaktyki pokazują, że mierzy ona zaledwie 850 lat świetlnych i jest 500 razy mniejsza od Drogi Mlecznej, a jej masa jest szacowana na zaledwie 40 milionów słońc. Szybkość tworzenia się gwiazd w tej galaktyce wynosiła około jednej gwiazdy na trzy lata. Choć to może się wydawać mało, Zitrin twierdzi, że ze względu na jej niewielkie rozmiary i małą masę, maleńka galaktyka w zasadzie szybko ewoluowała i skutecznie stworzyła gwiazdy.
Zespół Zitrina zauważył, że galaktyka jest grawitacyjnie zwielokrotniona dzięki zdjęciom w bliskiej podczerwieni oraz świetle widzialnym uzyskanym z Wide Field Camera 3 i Advanced Camera for Surveys Hubble’a. Ale na początku nie wiedzieli, jak daleko od Ziemi się znajduje. Normalnie astronomowie używają spektroskopu w celu określenia odległości do obiektu. Im odleglejsza galaktyka tym bardziej jej światło zostaje rozciągnięte przez ekspansję Wszechświata. Astronomowie mogą dokładnie zmierzyć odległość dzięki spektroskopowi, który analizuje światło obiektu. Ale grawitacyjne soczewkowana galaktyka i innych obiekty znalezione w tej wczesnej epoce są zbyt odległe i zbyt ciemne, żeby astronomowie mogli użyć spektroskopu. W zamian za to analizują kolor obiektu w celu określenia odległości do niego. Rozszerzanie się Wszechświata powoduje przesunięcie ku czerwieni obiektu w sposób przewidywalny, dzięki czemu naukowcy mogą dokonywać pomiarów.
Członkowie zespołu Zitrina nie tylko użyli techniki analizy koloru, ale wykorzystali również z wiele obrazów stworzonych przez soczewkę grawitacyjną aby potwierdzić swoje oszacowania odległości. Zmierzyli odległości kątowe pomiędzy trzema powiększonymi obrazami galaktyk uzyskanymi na zdjęciach z Hubble’a. Duża odległość kątowa wywołana soczewkowaniem oznacza, że obiekt znajduje się dalej od Ziemi. Wiedząc o tym, astronomowie porównali te trzy obrazy galaktyki z obiektami z kilku innych miejsc, powiększonymi dzięki soczewkowaniu przez Abell 2744, które nie leżą zbyt daleko za gromadą. Okazało się, że odległość kątowa pomiędzy powiększonymi obrazami gromady galaktyk jest mniejsza.
„Pomiary te oznaczają, że biorąc pod uwagę duże odległości kątowe pomiędzy trzema obrazami galaktyki tła, obiekt musi znajdować się bardzo daleko. Zgadza się to także z naszymi szacunkowymi obliczeniami odległości bazującymi na technice analizy koloru. Tak więc mamy 95% potwierdzenie, że obiekt znajduje się bardzo daleko. Jego przesunięcie ku czerwieni wynosi z=10” – wyjaśnia Zitrin. Astronomowie od dawna zastanawiają się, czy te wczesne galaktyki mogły wytworzyć wystarczającą ilość promieniowania do ogrzania wodoru, który został ochłodzony wkrótce po Wielkim Wybuchu. Proces ten, zwany rejonizacją wystąpił przypuszczalnie pomiędzy 200 milionów a 1 miliard lat po narodzinach Wszechświata. Rejonizacja spowodowała, że Wszechświat stał się przeźroczysty dla światła, pozwalając astronomom spojrzeć daleko wstecz w czasie.
Źródło:
Hubblesite
Urania - Postępy Astronomii
.jpg)
