Nov pogled s vesoljskega teleskopa Hubble prikazuje nekatere prve svetle galaksije, ki so se pojavile v vesolju, pojavile pa so se pred približno 13 milijardami let ali 900 milijoni let po velikem udaru. Galaksije, kakršne so bile, niso bile vidne 700 milijonov let po velikem udaru, zato so se morale manjše galaksije precej hitro združiti, da postanejo velike in svetle. Odkritja so bila narejena na ultra globokem polju Hubble in na velikem opazovalnem polju Origins.
Sistematično iskanje prvih svetlih galaksij, ki so se oblikovale v zgodnjem vesolju, je pokazalo dramatičen skok števila takšnih galaksij pred približno 13 milijardami let. Ta opažanja najzgodnejših stopenj evolucije galaksij predstavljajo nove dokaze za hierarhično teorijo tvorbe galaksij - idejo, da so se velike galaksije sčasoma sestavile, ko so se manjše galaksije trkale in združevale.
Astronoma Rychard Bouwens in Garth Illingworth na kalifornijski univerzi Santa Cruz sta s pomočjo vesoljskega teleskopa Hubble raziskovala nastanek galaksij v prvih 900 milijonih let po velikem udaru. O svojih zadnjih ugotovitvah so poročali v 14. številki revije Nature.
Globoka opazovanja v treh temnih obližih neba - Hubble Ultra Globoko polje in polja velikih opazovalnic Origins Deep Survey - so zbrala slabo svetlobo, ki so jo pred 13 milijardami let oddajale zvezde v prvotnih galaksijah. Na tako velikih razdaljah je bilo mogoče zaznati le najsvetlejše galaksije.
"To so najgloblji infrardeči in optični podatki, kar jih je bilo kdajkoli posnetih. Gledamo zelo zgodnjo fazo nastajanja galaksij, "je dejal Illingworth, profesor astronomije in astrofizike na UCSC.
Raziskovalci so opazili na stotine svetlih galaksij približno 900 milijonov let po velikem udaru. Ko pa so pogledali globlje, približno 200 milijonov let prej, so našli le enega. Illingworth je dejal, da se je nekoliko zmanjšalo njihove kriterije iskanja, kar nekaj kandidatov pa se je v teh 200 milijonih let očitno veliko spremenilo.
„Večje svetleče galaksije preprosto niso bile postavljene 700 milijonov let po velikem udaru. Vendar je bilo 200 milijonov let pozneje veliko več, zato se je moralo v tem času veliko združiti manjše galaksije, "je dejal.
Astronomi lahko ugotovijo, kdaj je svetloba oddajala svetlobo iz oddaljenega vira s svojim rdečim premikom, kar je merilo, kako širitev vesolja razteza valovne dolžine svetlobe, ko je potovala skozi vesolje na velike razdalje. Bouwens, podoktorski sodelavec UCSC in prvi avtor prispevka Nature, je razvil programsko opremo za sistematično presejanje podatkov s Hubbleja v iskanju visoko rdečih premikov galaksij.
Podatki so prišli iz dveh močnih instrumentov na Hubblu, napredne kamere za ankete (ACS) ter bližnje infrardeče kamere in večpredmetnega spektrografa (NICMOS). Raziskovalci so primerjali število galaksij, odkritih v rdečem premiku od 7 do 8 (700 milijonov let po velikem udaru), s tistim, kar bi lahko pričakovali, če bi bila populacija galaksij takšna kot populacija, ki so jo opazili v rdečem premiku 6 (200 milijon let kasneje). Glede na strogost njihovih izbirnih meril so našli eno galaksijo, kjer bi jih pričakovali 10, ali štiri, kjer bi jih pričakovali 17.
"Naš pristop zagotavlja zelo kvantitativni način merjenja nastajanja strukture v vesolju, tako da lahko vidimo, kako hitro se je spreminjalo skozi čas, ko so se manjše galaksije združile v večje," je dejal Bouwens.
Galaksije, opažene v tej raziskavi, so veliko manjše od naše lastne Mlečne poti in drugih velikanskih galaksij, ki jih danes vidimo v bližnjem vesolju. Te zgodnje galaksije so zasijale tudi z nastankom zvezd, ki so v 13-milijardletnem potovanju na občutljive detektorje Hubble preusmerile v rdečo svetlobo.
"Presenetljivo je, da se lahko oziramo nazaj čez 13 milijard let. Gledamo galaksije, ki so se že razvile iz manjših predhodnikov, vendar je minilo le nekaj sto milijonov let po nastanku prvih zvezd, "je dejal Illingworth.
Če je Mlečna pot galaktični starejši državljan, potem so te galaksije malčki ali predšolci. Za zdaj raziskovalci ne morejo zaznati še manjših galaksij dojenčkov, ki bi se morale združiti, da bi tvorile te prve svetle galaksije.
Toda seme prvih prvih galaksij lahko vidimo v kozmičnem mikrovalovnem sevanju ozadja, ki ga je zadnje in natančno izmerilo Wilkovsonova mikrovalovna anizotropna sonda (WMAP), ki kaže rahla nihanja gostote v izjemno homogenem vesolju približno 400.000 let po velikem Udarec.
"Zelo zgodaj v evoluciji vesolja je bilo vse zelo gladko. Toda sčasoma je vesolje postajalo vedno bolj nerodno, saj je gravitacija potegnila več snovi v gostejša območja, «je dejal Bouwens. "Naša opazovanja zgodnjih galaksij nam omogočajo, da merimo, kako hitro se je vesolje razvijalo od manjših do večjih grud."
Illingworth je dejal, da bodo prve galaksije, ki se bodo oblikovale, mogoče zaslediti s naslednikom Hubbleja, vesoljskim teleskopom James Webb, ki ga trenutno načrtujejo za začetek leta 2013, je dejal Illingworth. Dodatne informacije o iskanju prvih galaksij so na voljo na spletu na naslovu http://firstgalaxies.ucolick.org/.
Izvirni vir: UCSC News Release
