Zespół astronomów bada grupę galaktyk we wczesnym Wszechświecie
Międzynarodowy zespół astronomów dokonał odkrycia odległej galaktyki, korzystając z jej zdolności do pochłaniania światła. Ta galaktyka jest związana z przynajmniej jedną inną galaktyką, które tworzą wczesną grupę galaktyk.
Pobliska grupa galaktyk znana jako „Kwintet Stephana”. Niebieska galaktyka w prawym górnym rogu jest w rzeczywistości galaktyką pierwszego planu oddaloną zaledwie o 39 milionów lat świetlnych.
Źródło: NASA, ESA, and the Hubble SM4 ERO Team.
Korzystając z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, międzynarodowy zespół astronomów zbadał galaktykę widzianą prawie 11 miliardów lat temu. W przeciwieństwie do typowych obserwacji, galaktyka została odkryta nie przez światło, które emituje, ale przez światło, które pochłania. Sama galaktyka wymyka się obserwacjom, ale ma co najmniej jednego pobliskiego towarzysza. Razem te galaktyki tworzą wczesną grupę galaktyk, która może później ewoluować, aby przypominać Grupę Lokalną, w której żyjemy.
Kiedy obserwujemy przedmioty, widzimy je, ponieważ albo same emitują światło, jak Słońce lub latarka, albo odbijają światło pochodzące od innych źródeł, jak Księżyc czy rower.
Zwykle jest to również sposób, w jaki znajdujemy galaktyki bliskie i dalekie. Galaktyki emitują światło w pełnym spektrum elektromagnetycznym, a różne teleskopy mogą wykrywać różne rodzaje światła.
W rzeczywistości istnieje jednak inny sposób, metoda uzupełniająca, która opiera się na zdolności galaktyki do pochłaniania światła.
Galaktyki blokujące światło
Jeśli zdarzy się, że galaktyka znajduje się na linii widzenia dalszego, jasnego źródła światła, to galaktyka może pochłonąć część światła źródła tła. Absorpcja ta jest spowodowana przez cząsteczki pyłu, które znajdują się między gwiazdami w galaktyce. Jednakże, te cząsteczki nie absorbują wszystkich długości fal w równym stopniu, lecz mają tendencję do pochłaniania światła o określonych długościach fal.
Jeżeli następnie weźmiemy widmo – to znaczy obserwację pokazującą, ile światła widzimy na każdej długości fali – „latarnie morskie” w tle, zobaczymy wyraźne „dziury” absorpcyjne w widmie, co wskazuje, że coś blokuje światło.
W zależności od dokładnych długości fal, na których widzimy „dziury”, a także od tego, ile dokładnie światła brakuje, możemy wydedukować różne cechy fizyczne galaktyki pierwszego planu.
Jasne źródło tła może być w zasadzie inną galaktyką, a czasem eksplodującą gwiazdą, ale częściej jest to kwazar – niezwykle jasne jądro galaktyki z supermasywną czarną dziurą pochłaniającą otoczenie.
Świetlik przed projektorem stadionowym
Pochłonięte światło ujawnia kilka cech fizycznych galaktyki, ale nie wszystkie. Jeżeli chcemy dowiedzieć się o niej więcej, możemy spróbować poszukać światła emitowanego z tego samego obszaru na niebie.
Problem? Jest on umieszczony dokładnie lub prawie dokładnie przed jasnym kwazarem. To praktycznie tak, jakby próbować obserwować świetlika przed projektorem stadionowym.
Niemniej jednak, Johan Fynbo, profesor astronomii w Cosmic Dawn Center w Kopenhadze, lubi stawiać sobie wyzwania.
Aby znaleźć galaktyki pochłaniające światło, najpierw szukamy kwazarów, które są szczególnie czerwone – wyjaśnił Fynbo. Ponieważ pył gwiezdny ma tendencję do pochłaniania światła niebieskiego, ale nie czerwonego, jeżeli na pierwszym planie znajduje się zapylona galaktyka, kwazar będzie poczerwieniony.
Dzięki temu podejściu Fynbo i jego zespół odkryli wiele takich absorberów. Kolejnym, a zarazem najtrudniejszym krokiem, jest dokładne poszukiwanie światła emitowanego przez galaktykę, która powoduje absorpcję.
Sobowtór naszej Grupy Lokalnej Galaktyk?
Ostatnio zespół zajął się poszukiwaniem światła z konkretnego absorbera, widocznego prawie 11 miliardów lat wstecz i wybranego, ponieważ powoduje on dość znaczne poczerwienienie kwazara tła. Absorber ten jest niezwykły w tym sensie, że pochłania znacznie więcej światła niż większość innych; znak, że jest to raczej dojrzała galaktyka, być może podobna do Drogi Mlecznej.
Lise Christensen, profesor nadzwyczajny w Cosmic Dawn Center, która również brała udział w badaniu, powiedziała: Cechy, które odnaleźliśmy w brakującym świetle, dają nam pewne wskazówki na temat pyłu w galaktyce znajdującej się na pierwszym planie. W rzeczywistości ten pył wydaje się być podobny do tego, który obserwujemy lokalnie w Drodze Mlecznej i jednej z naszych sąsiednich galaktyk.
Niestety, mimo wysiłków zespołu, nie udało się dotąd odkryć świecącego odpowiednika absorbera. Najprawdopodobniej jest on umiejscowiony przed kwazarem. Natomiast zespół dokonał innego odkrycia – w pobliżu znaleźli inną galaktykę, która wydaje się być bardzo aktywna pod względem tworzenia gwiazd. Możliwe, że istnieje więcej takich galaktyk.
Galaktyki są tak blisko siebie, że są wzajemnie związane grawitacyjnie i nie są oddzielane przez ekspansję Wszechświata. To oznacza, że w przyszłości uformują grupę galaktyk, podobną do naszej Grupy Lokalnej, która składa się z Drogi Mlecznej, Andromedy i dużej liczby mniejszych galaktyk satelitarnych.
Wyniki badań zespołu zostały zaakceptowane do publikacji w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
