Pyrkiessään oppimaan kuinka maailmankaikkeuksemme tuli, tutkijat ovat koetti hyvin syvälle avaruuteen (ja siten kauan taaksepäin). Viime kädessä heidän tavoitteenaan on selvittää, milloin universumimme ensimmäiset galaksit muodostuivat ja mikä vaikutus niillä oli kosmiseen evoluutioon. Viimeaikaiset pyrkimykset paikantaa nämä varhaisimmat muodostelmat ovat osoittaneet jopa 13 miljardin valovuoden etäisyydelle Maasta - ts. Noin miljardi vuotta Ison räjähdyksen jälkeen.
Tämän perusteella tutkija pystyy nyt tutkimaan kuinka aikaiset galaksit vaikuttivat ympärillä olevaan aineeseen - etenkin neutraalien atomien reionisointiin. Valitettavasti useimmat varhaiset galaksit ovat hyvin heikkoja, mikä vaikeuttaa niiden sisätilojen tutkimista. Mutta kansainvälisen tähtitieteilijäryhmän äskettäin tekemän tutkimuksen ansiosta havaittiin valoisampi, massiivinen galaksi, joka saattoi antaa selkeän kuvan siitä, kuinka varhaiset galaksit johtivat uudelleensuuntautumiseen.
Löytöjään yksityiskohtaisesti käsittelevä tutkimus nimeltään ”Massiivisen pölyistä tähtiä muodostavan galaksin ISM-ominaisuudet löydetty osoitteesta z ~ 7 “, julkaistiin äskettäin The Astrophysical Journal Letters.Saksalainen Bonnissa sijaitsevan Max Planckin radioastronomiainstituutin tutkijoiden johtama ryhmä luotti etelänavan teleskoopin (SPT) -SZ-tutkimuksen ja ALMA: n tietoihin havaitakseen galaksin, joka oli olemassa 13 miljardia vuotta sitten (vain 800 miljoonaa vuotta sen jälkeen) alkuräjähdys).
Big Bang -kosmologiamallin mukaisesti reionisaatio tarkoittaa prosessia, joka tapahtui pimeiden aikojen ajanjakson jälkeen. Tämä tapahtui 380 000 - 150 miljoonaa vuotta isojen räjähdysten jälkeen, jolloin suurin osa maailmankaikkeuden fotoneista oli vuorovaikutuksessa elektronien ja protonien kanssa. Seurauksena on, että tämän ajanjakson säteily ei ole havaittavissa nykyisillä instrumenteillamme - tästä nimi.
Juuri ennen tätä ajanjaksoa tapahtui ”rekombinaatio”, jossa vety- ja heliumiatomeja alkoi muodostua. Alun perin ionisoituneena (ilman, että ytimiin olisi sidottu elektroneja) nämä molekyylit tarttuivat asteittain ioneihin maailmankaikkeuden jäähtyessä muuttuessaan neutraaliksi. Seuraavan ajanjakson aikana - ts. Välillä 150 miljoonaa - 1 miljardia vuotta Ison räjähdyksen jälkeen - maailmankaikkeuden laaja-alainen rakenne alkoi muodostua.
Tähän luontainen oli reionisointiprosessi, jossa ensimmäiset tähdet ja kvaasarit muodostuivat ja niiden säteily muutti ympäröivän maailmankaikkeuden. Siksi on selvää, miksi tähtitieteilijät haluavat koettaa tämän maailmankaikkeuden aikakauden. Tarkkailemalla ensimmäisiä tähtiä ja galakseja ja niiden vaikutusta kosmokseen, tähtitieteilijät saavat selvemmän kuvan siitä, kuinka tämä varhainen ajanjakso on johtanut maailmankaikkeuteen sellaisena kuin me sen tunnemme.
Tutkimusryhmän onneksi tämän ajanjakson massiivisten, tähtiä muodostavien galaksien tiedetään sisältävän paljon pölyä. Vaikka nämä galaksit ovat hyvin heikkoja optisessa kaistassa, ne lähettävät voimakasta säteilyä alamillimetrin aallonpituuksilla, mikä tekee niistä havaittavissa nykypäivän edistyneillä teleskoopeilla - mukaan lukien etelänavan teleskooppi (SPT), Atacama Pathfinder Experiment (APEX) ja Atacama Large Millimeter Array (ALMA). ).
Strandet ja Weiss luottivat tutkimuksensa vuoksi SPT: n tietoihin varhaisen maailmankaikkeuden pölyisten galaksien sarjojen havaitsemiseksi. Kuten Maria Strandet ja Axel Weiss (Max Planck Radio Astronomy Institute) (ja tutkimuksen pääkirjailija ja vastaavat kirjoittajat) kertoivat Space Magazinelle sähköpostitse:
”Olemme käyttäneet noin 1 mm: n aallonpituuden valoa, joka voidaan havaita mm-teleskoopeilla, kuten SPT, APEX tai ALMA. Tällä aallonpituudella fotoneja tuotetaan pölyn lämpö säteilyllä. Tämän pitkän aallonpituuden käytön kauneus on, että suurella punaisen siirtymän alueella (taaksepäin ajassa) galaksien himmennys [aiheuttama] etäisyyden lisääntyessä kompensoidaan punasiirtymällä - siis havaittu intensiteetti on riippumaton punasiirtymästä. Tämä johtuu siitä, että korkeammissa punasiirtyvissä galakseissa tarkastellaan luonnostaan lyhyempiä aallonpituuksia ((1 + z)), missä säteily on voimakkaampaa termiselle spektrille, kuten pölyspektrille. "
Tätä seurasi tiedot ALMA: lta, jota ryhmä käytti galaksien etäisyyden määrittämiseen tarkastelemalla hiilimonoksidimolekyylien punaisesti siirrettyä aallonpituutta niiden tähtienvälisissä väliaineissa (ISM). Kaikista keräämistään tiedoista he kykenivät rajoittamaan yhden näistä galakseista - SPT0311-58 - ominaisuuksia tarkkailemalla sen spektriviivoja. Näin tehdessään he päättivät, että tämä galaksi oli olemassa vain 760 miljoonaa vuotta suuren räjähdyksen jälkeen.
"Koska signaalin voimakkuus 1 mm: n kohdalla on riippumaton punasiirtymästä (taaksepäin tapahtuva aika), meillä ei ole etukäteen johtolankaa, jos esine on suhteellisen lähellä (kosmologisessa mielessä) tai uusintakauden aikana", he sanoivat. ”Siksi suoritimme laajan tutkimuksen punasiirtojen määrittämiseksi molekyyliviivojen säteilyn avulla ALMA: n avulla. SPT0311-58 osoittautuu tässä tutkimuksessa löydetyksi korkeimmaksi punasiirtäväksi esineeksi ja itse asiassa kaikkein etäisyydeksi tähän mennessä havaittu massiivinen pölyinen tähtiä muodostava galaksi. "
Havaintojensa perusteella he myös määrittelivät, että SPT0311-58: n massa on noin 330 miljardia aurinko-massaa, mikä on noin 66 kertaa enemmän kuin Linnunradan galaksi (jolla on noin 5 miljardia aurinko-massaa). He arvioivat myös, että se muodostaa uusia tähtiä nopeudella useita tuhansia vuodessa, mikä voi olla tilanne naapurina toimivissa galakseissa, jotka ovat päivätty tähän ajanjaksoon.
Tämä harvinainen ja kaukainen esine on yksi parhaista ehdokkaista vielä tutkimaan miltä varhainen maailmankaikkeus näytti ja kuinka se on kehittynyt sen jälkeen. Tämä puolestaan antaa tähtitieteilijöille ja kosmologeille mahdollisuuden testata Big Bang Theory -teoreettisen perustan. Kuten Strandet ja Weiss kertoivat Space Magazineille löytöstään:
"Nämä esineet ovat tärkeitä ymmärtämään galaksien kehitystä kokonaisuutena, koska tässä lähteessä jo esiintyvät suuret pölymäärät, vain 760 miljoonaa vuotta Ison räjähdyksen jälkeen, tarkoittavat, että kyseessä on erittäin massiivinen esine. Pelkästään se seikka, että tällaisia massiivisia galakseja oli jo olemassa, kun maailmankaikkeus oli vielä niin nuori, asettaa voimakkaita rajoituksia ymmärtäämme galaksien massan muodostumista. Lisäksi pölyn on muodostuttava hyvin lyhyessä ajassa, mikä antaa lisäkäsityksen pölytuotannosta ensimmäisestä tähtipopulaatiosta. "
Kyky katsoa syvemmälle avaruuteen ja kauemmas taaksepäin ajassa on johtanut moniin yllättäviin löytöihin myöhässä. Ja nämä ovat puolestaan haastaneet joitain oletuksia siitä, mitä tapahtui maailmankaikkeudessa ja milloin. Ja lopulta he auttavat tutkijoita luomaan yksityiskohtaisemman ja täydellisemmän kertomuksen kosmisesta evoluutiosta. Joskus pian, saatamme jopa pystyä koettamaan aikaisimmat hetket maailmankaikkeudessa ja seuraamaan luomista toiminnassa!
