Ryhmä hiljattain löydettyjä galakseja Lyman-break-tekniikan avulla. Kuvahyvitys: Tähtitiede ja astrofysiikka. Klikkaa suurentaaksesi
Kansainvälinen tähtitieteilijäryhmä on suorittanut yhden yksityiskohtaisimmista tutkimuksista kaikkein kaukaisimpiin galakseihin. Nämä galaksit ovat niin kaukana, näemme ne miltä ne näyttivät, kun maailmankaikkeus oli alle puolet nykyisestä iästään. Yksi tämän tutkimuksen suurimmista yllätyksistä; kuitenkin kuinka paljon nämä nuoret galaksit vastaavat rakenteita, joita näemme nykyisessä maailmankaikkeudessa. Tämä tarkoittaa, että galaksit kehittyivät todennäköisesti törmäysten ja fuusioiden kautta paljon aikaisemmin kuin aiemmin uskoi.
Denis Burgarellan johtama Ranskan, Yhdysvaltojen, Japanin ja Korean tähtitieteilijöiden ryhmä on äskettäin löytänyt uusia galakseja varhaisessa maailmankaikkeudessa. Ne on havaittu ensimmäistä kertaa sekä lähellä UV-säteilyä että kauko-infrapuna-aallonpituuksilla. Heidän havainnoistaan ilmoitetaan tulevassa Astronomy & Astrophysics -lehdessä. Tämä löytö on uusi askel galaksien kehittymisen ymmärtämisessä.
Tähtitieteilijä Denis Burgarella (Observatoire Astronomique Marseille Provence, Marseillen laboratorio) lähi-UV: ssä ja kauko-infrapuna-aallonpituuksissa. Tämä löytö johtaa varhaisten galaksien ensimmäiseen perusteelliseen tutkimukseen. Löytö raportoidaan tulevassa Astronomy & Astrophysics -lehdessä.
Varhaisten galaksien tuntemus on edistynyt merkittävästi viimeisen kymmenen vuoden aikana. Vuoden 1995 lopusta lähtien tähtitieteilijät ovat käyttäneet uutta tekniikkaa, joka tunnetaan nimellä “Lyman-break-tekniikka”. Tämän tekniikan avulla voidaan havaita kaukana olevat galaksit. Heidät nähdään sellaisina kuin ne olivat, kun maailmankaikkeus oli paljon nuorempi, mikä antoi johtolankoja galaksien muodostumiselle ja kehittymiselle. Lyman-break-tekniikka on siirtänyt etäisten galaksitutkimusten rajan edelleen punasiirtymiseen z = 6-7 (eli noin 5% maailmankaikkeuden nykyisestä ikästä). Tähtitiedessä punasiirtymä tarkoittaa valon aallon siirtymää galaksista, joka siirtyy pois Maasta. Valoaalto siirtyy kohti pidempiä aallonpituuksia, ts. Kohti spektrin punaista päätä. Mitä suurempi galaksin punasiirtymä on, sitä kauempana se on meiltä.
Lyman-break-tekniikka perustuu kauko-UV-aallonpituuksilla havaittujen kaukaisten galaksien ominaiseen ”häviämiseen”. Koska kaukaisesta galaksista tuleva valo absorboi melkein kokonaan vetyä aallonpituudella 0,912 (fyysikon Theodore Lymanin löytämien vedyn absorptiolinjojen takia), galaksi “häviää” kaukana ultravioletti suodattimeen. Kuvio 2 havainnollistaa? galaksin etä-UV-suodattimessa. Lyman-epäjatkuvuuden tulisi teoreettisesti tapahtua 0,912 nm: ssä. Vety absorboi lyhyemmillä aallonpituuksilla olevia fotoneja tähtien ympärillä tai havaittujen galaksien sisällä. Suurpunaisen siirtymän galakseissa Lyman-epäjatkuvuus siirtyy punaisesti niin, että se esiintyy pidemmällä aallonpituudella ja on havaittavissa maasta. Maasta tehdyistä havainnoista tähtitieteilijät voivat tällä hetkellä havaita galakseja, joiden punasiirtoalue on välillä z ~ 3 - z ~ 6. Havaittuaan on kuitenkin edelleen erittäin vaikeaa saada lisätietoja näistä galakseista, koska ne ovat hyvin heikkoja.
Denis Burgarella ja hänen tiiminsä ovat ensimmäistä kertaa pystyneet havaitsemaan vähemmän kaukana olevat galaksit Lyman-break-tekniikan avulla. Ryhmä keräsi tietoja eri lähteistä: UV-tietoja NASA GALEX -satelliitista, infrapunadataa SPITZER-satelliitista ja tietoja näkyvällä alueella ESO-kaukoputkeilla. Näistä tiedoista he valitsivat noin 300 galaksia, jotka katoavat ultra-UV-säteilystä. Näiden galaksien punasiirtymä on välillä 0,9 - 1,3, ts. Niitä havaitaan hetkellä, jolloin maailmankaikkeuden ikä oli alle puolet. Tämä on ensimmäinen kerta, kun suuri näyte Lyman Break-galakseista löydetään pisteestä z ~ 1. Koska nämä galaksit ovat vähemmän kaukana kuin tähän mennessä havaitut näytteet, ne ovat myös kirkkaampia ja helpompia tutkia kaikilla aallonpituuksilla, mikä mahdollistaa syvän analyysin UV: stä infrapunaan.
Aikaisemmat etäisten galaksien havainnot ovat johtaneet kahden galaksiluokan löytämiseen. Yksi niistä sisältää galakseja, jotka säteilevät valoa lähellä UV-säteilyä ja näkyviä aallonpituusalueita. Toinen galaksityyppi emittoi valoa infrapuna- (IR) ja submillimetrialueilla. UV-galakseja ei havaittu infrapuna-alueella, kun taas IR-galakseja ei havaittu UV-alueella. Siksi oli vaikea selittää, kuinka tällaiset galaksit voisivat kehittyä nykypäivän galakseiksi, jotka säteilevät valoa kaikilla aallonpituuksilla. Denis Burgarella ja hänen kollegansa ovat työskennelleet askeleen kohti tämän ongelman ratkaisemista. Tarkkaillessaan uutta z ~ 1-galaktien näytteensä he havaitsivat, että noin 40% näistä galakseista säteilee valoa myös infrapuna-alueella. Tämä on ensimmäinen kerta, kun huomattava määrä etäisiä galakseja havaittiin sekä UV- että IR-aallonpituusalueilla sisällyttämällä molempien päätyyppien ominaisuudet.
Tämän näytteen havaintojen perusteella ryhmä päätteli myös erilaisia tietoja näistä galakseista. UV- ja infrapunamittausten yhdistäminen mahdollistaa tähtien muodostumisnopeuden määrittämisen näissä kaukaisissa galakseissa ensimmäistä kertaa. Tähdet muodostuvat siellä erittäin aktiivisesti, nopeudella muutamasta sadasta tuhanteen tähtiä vuodessa (vain harvat tähdet muodostuvat nykyään galaksissamme vuosittain). Ryhmä tutki myös morfologiaa ja osoitti, että suurin osa niistä on spiraaligalakseja. Tähän asti etäisten galaksien uskottiin olevan pääosin vuorovaikutuksessa olevia galakseja, joiden muodot ovat epäsäännölliset ja monimutkaiset. Denis Burgarella ja hänen kollegansa ovat nyt osoittaneet, että näytteessään olevilla galakseilla, jotka nähtiin silloin, kun maailmankaikkeus oli noin 40% nykyisestä iästään, on säännölliset muodot, samanlaisia kuin nykypäivän galakseissa. Ne tuovat uuden elementin ymmärrykseemme galaksejen evoluutiosta.
Alkuperäinen lähde: Astronomy & Astrophysics News Release
