Kreditna slika: ESO
Čeprav je vesolje trenutno na splošno bež barve, je bilo nekoč bolj modro, trdijo astronomi iz evropskega južnega observatorija. Astronomi so odkrili razdaljo in barvo do 300 galaksij, ki jih je vsebovala anketa Hubble Deep Sky, ki je globoko pogledala na nebesno območje v južnem ozvezdju Tuscanae.
Mednarodna ekipa astronomov [1] je določila barvo Vesolja, ko je bil zelo mlad. Medtem ko je vesolje zdaj nekako bež, je bilo v daljni preteklosti, v času, ko je bilo komaj 2500 milijonov let, veliko bolj modro.
To je rezultat obsežne in temeljite analize več kot 300 galaksij, opaženih na majhnem območju južnega neba, tako imenovanem Hubble Deep Field South. Glavni cilj te napredne študije je bil razumeti, kako se je zvezdna vsebina Vesolja sestavljala in se skozi čas spreminjala.
Nizozemski astronom Marijn Franx, član skupine iz Leiden Observatory (Nizozemska), pojasnjuje: "Modro barvo zgodnjega vesolja povzroča pretežno modra svetloba mladih zvezd v galaksijah. Rdečo barvo vesoljskega časopisa povzroča sorazmerno večje število starejših, rdečih zvezd. "
Vodja ekipe, Gregory Rudnick iz astrofizike Max-Planck (Garching, Nemčija) dodaja: "Ker je bila v preteklosti skupna količina svetlobe v vesolju približno enaka kot danes, mlada modra zvezda oddaja veliko več svetloba kot stara rdeča zvezda, v mladem vesolju je moralo biti bistveno manj zvezd kot zdaj. Naše nove ugotovitve kažejo, da je večina zvezd v vesolju nastala sorazmerno pozno, ne tako dolgo, preden se je rodilo naše Sonce, v trenutku, ko je bilo vesolje staro okrog 7000 milijonov let. "
Ti novi rezultati temeljijo na edinstvenih podatkih, zbranih v več kot 100 urah opazovanja z večnapetostnim instrumentom ISAAC na zelo velikem teleskopu (VLT) ESO, kot del velikega raziskovalnega projekta, bledega infrardečega ekstragalaktičnega raziskovanja (FIRES). Razdalja do galaksij je bila ocenjena glede na njihovo svetlost v različnih optičnih pasovih valovnih dolžin v bližini infrardečega območja.
Opazovanje zgodnjega Vesolja
Zdaj je dobro znano, da je Sonce nastalo pred približno 4,5 milijarde let. Toda kdaj je nastala večina drugih zvezd v naši domači Galaksiji? Kaj pa zvezde v drugih galaksijah? To je nekaj ključnih vprašanj v današnji astronomiji, vendar je na njih mogoče odgovoriti le z opazovanji z največjimi teleskopi na svetu.
Eden od načinov za reševanje teh vprašanj je neposredno opazovanje zelo mladega vesolja - gledanje nazaj v čas. Za to astronomi izkoristijo dejstvo, da svetloba, ki jo oddajajo zelo oddaljene galaksije, potuje dolgo, preden doseže nas. Tako, ko astronomi gledajo tako oddaljene predmete, jih vidijo, kot so se pojavili že zdavnaj.
Te oddaljene galaksije pa so izredno šibke, zato so ta opažanja tehnično težka. Drugi zaplet je, da se zaradi širjenja Vesolja svetloba iz teh galaksij preusmeri proti daljšim valovnim dolžinam [2], izven optične valovne dolžine in v infrardeče območje.
Da bi astronomi podrobneje preučili te zgodnje galaksije, morajo zato astronomi uporabiti največje zemeljske teleskope in med zelo dolgimi osvetlitvami zbirati njihovo šibko svetlobo. Poleg tega morajo uporabljati infrardeče občutljive detektorje.
Teleskopi kot orjaške oči
Hubble Deep Field South (HDF-S) je zelo majhen del neba v južnem ozvezdju Tucanae („Toucan“). Izbran je bil za zelo podrobne študije s Hubblovim teleskopom (HST) in drugimi zmogljivimi teleskopi. Optične slike tega polja, pridobljene s HST, predstavljajo skupni čas izpostavljenosti 140 ur. Številni zemeljski teleskopi so dobili tudi slike in spektre predmetov na tem nebesnem območju, zlasti teleskopov ESO v Čilu.
Območje 2,5 x 2,5 arcmin2 v smeri HDF-S je bilo opaziti v okviru temeljite študije (Slaba InfraRed ekstragalaktična raziskava; FIRES, glej ESO PR 23/02). Je nekoliko večje od polja, ki ga pokriva kamera WFPC2 na HST, vendar še vedno 100-krat manjše od območja, ki ga je podvrgla polna luna.
Kadarkoli je bilo to polje vidno iz opazovalnega urada ESO Paranal in so bili atmosferski pogoji optimalni, so astronomi ESO usmerili 8,2-metrski teleskop VLT ANTU v to smer, pri čemer so z večnamenskim instrumentom ISAAC slikali skoraj infrardeče slike. Skupno smo polje opazovali več kot 100 ur in dobljene slike (glej ESO PR 23/02) so najgloblje prizemni pogledi v skoraj infrardečih J-in H-pasovih. Podoba pasov Ks je najgloblje, karkoli doslej pridobljeno od nebesnega polja v tem spektralnem pasu, bodisi s tal ali iz vesolja.
Ti edinstveni podatki omogočajo izjemen pogled in zdaj omogočajo brez primere študij populacije galaksij v mladem vesolju. Zaradi izjemnih pogojev videnja na Paranalu imajo podatki, dobljeni z VLT, odlično ostrino slike ("videnje" 0,48 arcsec) in jih je mogoče kombinirati z optičnimi podatki HST skoraj brez izgube kakovosti.
Modrejša barva
Astronomi so na teh slikah lahko nedvoumno zaznali približno 300 galaksij. Za vsakega od njih so merili razdaljo z določitvijo rdečega premika [2]. To je bilo storjeno s pomočjo nove izboljšane metode, ki temelji na primerjavi svetlosti vsakega predmeta v vseh posameznih spektralnih pasovih s svetlobnim nizom bližnjih galaksij.
Na ta način smo našli galaksije na terenu z rdečimi premiki, visokimi kot z = 3,2, kar ustreza razdalji okoli 11 500 milijonov svetlobnih let. Z drugimi besedami, astronomi so videli luč teh zelo oddaljenih galaksij, kakršne so bile, ko je bilo vesolje staro le približno 2,2 milijarde let.
Nato so astronomi določili količino svetlobe, ki jo oddaja vsaka galaksija, in sicer tako, da so učinke rdečega premika "odstranili". Se pravi, izmerili so količino svetlobe pri različnih valovnih dolžinah (barvah), kot bi jo zabeležil opazovalec v bližini te galaksije. To se seveda nanaša samo na svetlobo zvezd, ki jih prah ni močno zasut.
Če povzamemo svetlobo, ki jo v določeni kozmični epohi oddajajo različne valovne dolžine, so astronomi lahko določili tudi povprečno barvo Vesolja ("kozmično barvo") v tej epohi. Poleg tega so lahko izmerili, kako se je ta barva spremenila, ko je vesolje postajalo starejše.
Sklepajo, da je kozmična barva s časom vse bolj rdeča. Zlasti je bilo v preteklosti veliko bolj modro; Zdaj, v starosti skoraj 14.000 milijonov let, ima vesolje nekakšno bež barvo.
Kdaj so se oblikovale zvezde?
Sprememba kozmične barve s časom je sama po sebi lahko zanimiva, vendar je tudi bistveno orodje za določanje, kako hitro so se zvezde sestavile v vesolju.
Dejansko ima lahko nastajanje zvezd v posameznih galaksijah zapletene zgodovine, ki se včasih pospešijo v prave "zvezde-eksplozije", nova opažanja - ki zdaj temeljijo na številnih galaksijah - kažejo, da je "povprečna zgodovina" nastajanja zvezd v vesolju veliko enostavnejši. To je razvidno iz opazovane gladke spremembe kozmične barve, ko je vesolje postajalo starejše.
S pomočjo kozmične barve so astronomi lahko ugotovili tudi, kako se povprečna starost relativno neopaženih zvezd v vesolju spreminja s časom. Ker je bilo vesolje v preteklosti veliko bolj modro kot zdaj, so sklenili, da vesolje zdaj ne ustvarja toliko modrih (visoke mase, kratkotrajnih) zvezd kot prej, hkrati pa rdeče (nizka masa , dolgo živeče zvezde iz prejšnjih generacij nastajanja zvezd so še vedno prisotne. Modre, masivne zvezde umrejo hitreje kot rdeče, zvezde z nizko maso, zato s starostjo skupine zvezd umrejo modre kratkotrajne zvezde in povprečna barva skupine postane bolj rdeča. Tako je tudi vesolje kot celota.
To vedenje je nekako podobno trendu staranja v sodobnih zahodnih državah, kjer se rodi manj dojenčkov kot v preteklosti in ljudje živijo dlje kot v preteklosti, s skupnim učinkom narašča povprečna starost prebivalstva.
Astronomi so določili, koliko zvezd se je že oblikovalo, ko je bilo Vesolje le približno 3000 milijonov let. Mlade zvezde (modre barve) oddajajo več svetlobe kot starejše (rdeče) zvezde. Ker pa je bilo v mladem Vesolju ravno toliko svetlobe, kot je danes - čeprav so galaksije zdaj veliko bolj rdeče - to pomeni, da je bilo v zgodnjem vesolju manj zvezd kot danes. Ta študija navaja, da je bilo v tistih časih desetkrat manj zvezd kot zdaj.
Nazadnje so astronomi ugotovili, da se je približno polovica zvezd v opazovanih galaksijah oblikovala po času, ko je bilo vesolje približno polovico starejše (7000 milijonov let po velikem udaru), kot je danes (14.000 milijonov let).
Čeprav je bil ta rezultat izpeljan iz študije zelo majhnega nebesnega polja in zato morda kot celota ne predstavlja celotnega vesolja, se je pokazalo, da ima ta rezultat tudi na drugih nebesnih poljih.
Izvirni vir: ESO News Release
