"Kauvin vielä nähty galaksi!" Etkö ole kuullut sitä aikaisemmin? (Katso esimerkiksi täällä ja täällä.) Vaikka on totta, että tähtitieteilijät ajavat eteenpäin ajassa taaksepäin parempien instrumenttien avulla, on perustavanlaatuisia haasteita sekä tarkkailemalla että mittaamalla etäisyyttä varhaisimpiin galakseihin kosmossa.
Siksi tämä uusi havainto galaksista, joka muodostui noin 700 miljoonaa vuotta suuren räjähdyksen jälkeen, on merkittävä. Vaikka galakseja on tunnistettu, jotka muodostuivat tuona aikana, tähtitieteilijät ovat mitanneet tarkat etäisyydet vain viidestä niistä. Tämä galaksi on kuudes ja se on kauimpana joukosta. Ehkä jopa tärkeämpi kuin etäisyyden mittaus, tutkijat päättivät, että tämä galaksi synnytti uusia tähtiä yli sata kertaa enemmän kuin Linnunrata nykyään tekee. Tämä osoittaa, että varhaiset galaksit ovat saattaneet olla aggressiivisempia tähtiä muodostettaessa kuin aiemmin uskottiin.
Uusi lehti julkaistu luonto (palkkiseinävaroitus) kuvaa galaksin punasiirtymän mittausta, joka tunnistettiin kosmisessa kokoonpanossa lähellä infrapuna-syvää extragalaktista perintökokeita (CANDELS), joka käyttää infrapunaspektrografia Keck-teleskoopilla Havaijilla. Tämän valtavan etäisyyden takia Hubble-avaruusteleskooppi ei näe galaksia optisissa kaistoissaan, mutta se on kirkas lähde infrapunassa, sekä Hubblelle että Spitzerin avaruusteleskoopille. Punasiirtymä, jos muistat, on mitta siitä, kuinka nopeasti galaksi näyttää siirtyvän meistä, kun maailmankaikkeus laajenee; mitä korkeampi punasiirtymä, sitä kauempana galaksi on - ja siksi mitä kauemmin se säteili näkemäämme valoa. Universumin kasvaessa se venyttää valon aallonpituutta suhteessa. Tällä tavoin tähtien yleinen näkyvä valo tai jopa ultravioletti säteily siirtyy punaisesti spektrin infrapunaosaan.
Tällöin tähtitieteilijät mittasivat galaksin z8_GND_5296 (siellä on mieleenpainuva nimi) punaisen siirtymän arvoksi 7,51, mikä tarkoittaa noin 13 miljardin valovuoden päässä. He määrittivät tämän luvun mittaamalla vetykaasun Lyman alfa (Ly α) -päästö, joka on sekä erittäin yleinen että vaikea mitata niin suurilla etäisyyksillä. Vetykaasun Ly α-valo sijainnissamme on noin 122 nanometriä, kiinteästi spektrin ultraviolettiosassa, mutta vastaava emissio z8_GND_5296: sta on noin 1034 nanometriä, joka on infrapuna. (Saadaksesi punasiirto, jaa suurempi luku pienemmällä ja vähennä 1. Valitettavasti punasuunnan ja etäisyyden välinen suhde ei ole missään yhtä yksinkertainen.)
Kaikilla vertailukelpoisilla etäisyyksillä sijaitsevissa galakseissa ei kuitenkaan ole mitattavissa olevia Ly α -päästöjä: jokin näyttää estävän suuren osan valosta pääsemästä meihin. Johtava idea on neutraali galaktien välinen kaasu, joka sirottaa valoa, mutta havaittuja galakseja on liian vähän tämän hypoteesin vahvistamiseksi. Seurauksena on, että vaikka kymmeniä galakseja, joiden punasiirtymät ovat suurempia kuin 7 (ei määritetty spektrin, vaan galaksin näennäisvärin perusteella), punasiirtymiä ei voida kaksinkertaisesti tarkistaa useimmissa. Tämä artikkeli raportoi 43 varhaisesta galaksista, mutta vain yhdellä näytteestä oli mitattavissa Ly α -päästöt.
Vielä kiinnostavampaa on, että galaksi z8_GND_5296 on suhteellisen rikas "metalleissa": heliumia raskaampia alkuaineita. Koska näitä elementtejä tuottavat tähdet mieluummin kuin iso räjähdys, se osoittaa erittäin nopeaa tähti syntymä- ja kuolemasykliä jopa siihen mennessä, kun tämä galaksi on lähettänyt havaitsemansa valon.
Tämän väitteen tueksi tämän tutkimuksen kirjoittajat havaitsivat, että z8_GND_5296: lla ja vastaavalla galaksilla, jota kutsutaan GN 108036, on erittäin korkeat tähdejen muodostumisnopeudet, muuntamalla vastaavasti 330 auringon arvoista massaa uusiksi tähtiä. Se on yli sata kertaa Linnunradan tähtien muodostumisnopeus ja verrattavissa joihinkin äärimmäisiin tähtiä muodostaviin galakseihin. Näiden galaksien ajateltiin aiemmin olevan harvinaisia, joten tähtitieteilijöiden on ehkä tarkistettava arvioitaan siitä, kuinka nopeasti uusia tähtiä tehtiin varhaisissa galakseissa.
Ei ole väliä mitä, on mielenkiintoista nähdä, millaiset muut varhaiset galaksit ovat, kun havaintoomme paranevat. Ilman sitä emme tiedä, onko z8_GND_5296 harvinaisuus äärimmäisessä tähtimuodossaan, tai ymmärrä miksi se on suhteellisen kirkas Ly α -päästöissä, kun taas sisaruksensa eivät ole. Ja ehkä löydämme ajallisen jaon aikakauden, jolla ei ole galakseja, ja aivan ensimmäisten muodostuneiden galaksien välillä.
