Uusi näkymä Hubble-avaruusteleskoopista osoittaa joitain ensimmäisistä maailmankaikkeudessa esiintyvistä kirkkaista galakseista, jotka ilmestyivät noin 13 miljardia vuotta sitten tai 900 miljoonaa vuotta Ison räjähdyksen jälkeen. Näiden kaltaiset galaksit eivät olleet näkyvissä 700 miljoonan vuoden kuluttua isosta räjähdyksestä, joten pienempien galaksien on oltava sulautuneet melko nopeasti yhteen, jotta ne voivat saada suuria ja kirkkaita. Löytökset tehtiin Hubble Ultra Deep Field- ja Great Observatory Origins Deep Survey -kentillä.
Systemaattinen haku ensimmäisissä kirkkaissa galakseissa, jotka muodostuvat varhaisessa maailmankaikkeudessa, on paljastanut dramaattisen hypyn tällaisten galaksien lukumäärässä noin 13 miljardia vuotta sitten. Nämä havainnot galaksien evoluution varhaisimmista vaiheista tarjoavat uutta näyttöä galaksien muodostumisen hierarkkiselle teorialle - ajatukselle, että suuret galaksit rakentuivat ajan myötä pienemmiksi galakseiksi törmäsivät ja sulautuivat yhteen.
Tähtitieteilijät Rychard Bouwens ja Garth Illingworth Kalifornian yliopistosta, Santa Cruz, käyttivät Hubble-avaruusteleskooppia tutkiakseen galaksien muodostumista ensimmäisen 900 miljoonan vuoden aikana Ison räjähdyksen jälkeen. He kertoivat viimeisimmistä havainnoistaan Nature-lehden 14. syyskuuta ilmestyneessä numerossa.
Syvät havainnot kolmessa taivaanpimeässä pisteessä - Hubblen erittäin syväkenttä ja Suurten observatorioiden alkuperän syvämittauskentät - keräsivät alkukykyisissä galakseissa tähtiä 13 miljardia vuotta sitten lähettämän heikon valon. Vain kirkkaimmat galaksit voitiin havaita niin suurilta etäisyyksiltä.
”Nämä ovat syvin infrapuna- ja optinen data, joka koskaan otettu. Tarkastelemme hyvin varhaisessa vaiheessa galaksien muodostumista ”, kertoi UCSC: n tähtitieteen ja astrofysiikan professori Illingworth.
Tutkijat havaitsivat satoja kirkkaita galakseja noin 900 miljoonan vuoden kuluttua Ison räjähdyksen jälkeen. Mutta kun he katsoivat syvemmälle, noin 200 miljoonaa vuotta aikaisemmin, he löysivät vain yhden. Hankkeen lieventäminen hiukan osoitti muutama lisää ehdokkaita, mutta selvästi paljon muutoksia tapahtui näiden 200 miljoonan vuoden aikana, Illingworth sanoi.
”Suuremmat, valoisammat galaksit eivät vain olleet paikallaan 700 miljoonan vuoden kuluttua Ison räjähdyksen jälkeen. Silti 200 miljoonaa vuotta myöhemmin niitä oli paljon enemmän, joten pienten galaksien sulautumisen on täytynyt tapahtua paljon tuona aikana ”, hän sanoi.
Astronomit voivat selvittää, milloin valoa säteili kaukaisesta lähteestä sen punasiirtymän avulla, mitata kuinka maailmankaikkeuden laajentuminen venytti valon aallonpituuksia, kun se kulki avaruuden läpi valtavia etäisyyksiä. Bouwens, UCSC: n tutkijatohtori ja Nature-lehden ensimmäinen kirjailija, kehitti ohjelmiston seuloa systemaattisesti Hubble-tiedon läpi etsiessäsi punaisen siirtymän galakseja.
Tiedot tulivat kahdelta voimakkaalta Hubble-instrumentista, Advanced Camera for Surveys (ACS) ja Läheinen infrapunakamera ja moniobjektispektrografi (NICMOS). Tutkijat vertasivat punasiirtymässä 7 - 8 (700 miljoonaa vuotta Ison räjähdyksen jälkeen) havaittujen galaksien lukumääriä siihen, mitä he olivat voineet odottaa löytävänsä, jos galaksien populaatiot olisivat samanlaisia kuin punasiirtymässä 6 (200) havaitut populaatiot. miljoonaa vuotta myöhemmin). Valintakriteerien tiukkasta riippuen he löysivät yhden galaksin, josta he olisivat odottaneet 10 tai neljä, missä he olisivat odottaneet 17.
"Lähestymistapamme tarjoaa erittäin kvantitatiivisen tavan mitata maailmankaikkeuden rakenteen muodostumista, joten voimme nähdä, kuinka nopeasti se muuttui ajan myötä pienempien galaksien sulautuessa suuremmiksi", Bouwens sanoi.
Tässä tutkimuksessa havaitut galaksit ovat paljon pienempiä kuin oma Linnunrata ja muut jättiläinen galaksit, joita tänään nähdään läheisessä maailmankaikkeudessa. Nämä varhaiset galaksit olivat myös syttyneinä tähtien muodostumisesta, ja ne emittoivat sinertävää valoa, joka muuttui punaiseen valoon 13 miljardin vuoden matkansa aikana Hubblen herkille ilmaisimille.
”On melko hämmästyttävää, että pystymme katsomaan taaksepäin 13 miljardin vuoden ajan. Tarkastellaan galakseja, jotka ovat jo kehittyneet pienemmistä esiasteista, mutta se on vasta muutaman sadan miljoonan vuoden kuluttua ensimmäisten tähtien muodostumisesta ”, Illingworth sanoi.
Jos Linnunrata on galaktinen vanhempi kansalainen, niin nämä galaksit ovat pikkulapsia tai esikoululaisia. Toistaiseksi tutkijat eivät pysty havaitsemaan vielä pienempiä vastasyntyneitä galakseja, joiden on oltava sulautuneet muodostamaan nämä ensimmäiset kirkkaat galaksit.
Mutta näiden ensimmäisten galaksien siemenet voidaan nähdä kosmisessa mikroaaltosäteilyssä, mitataan viimeksi ja tarkimmin Wilkinsonin mikroaaltouuni-anisotrooppisella koettimella (WMAP), joka osoittaa pieniä tiheyden vaihteluita huomattavasti homogeenisessa universumissa noin 400 000 vuotta suuren jälkeen. Pamaus.
”Hyvin varhaisessa maailmankaikkeuden evoluution aikana, kaikki oli hyvin sujuvaa. Mutta ajan myötä maailmankaikkeus muuttui yhä kömpelömämmäksi, kun painovoima veti enemmän ainetta tiheämmille alueille ”, Bouwens sanoi. "Varhaisten galaksien havainnot antavat meille mahdollisuuden mitata kuinka nopeasti maailmankaikkeus kehittyi pienemmistä suurempiin ryhmiin."
Ensimmäisten muodostuneiden galaksien havaitseminen on mahdollista Hubblen seuraajan, James Webbin avaruusteleskoopin, joka on tällä hetkellä tarkoitus aloittaa vuonna 2013, mukaan Illingworth sanoi. Lisätietoja ensimmäisten galaksien etsinnästä on saatavana verkossa osoitteessa http://firstgalaxies.ucolick.org/.
Alkuperäinen lähde: UCSC-lehdistötiedote
