Hubble'i kosmoseteleskoobi uus vaade näitab mõningaid esimesi universumis kerkinud heledaid galaktikaid, mis ilmusid umbes 13 miljardit aastat tagasi ehk 900 miljonit aastat pärast Suurt Pauku. Selliseid galaktikaid ei olnud näha 700 miljonit aastat pärast Suurt Pauku, nii et väiksemad galaktikad pidid olema üsna kiiresti kokku sulanud, et need muutuksid suureks ja heledaks. Avastused tehti Hubble Ultra Deep Field ja Great Observatory Origins Deep Survey Fields.
Varases universumis moodustuvate esimeste heledate galaktikate süstemaatiline otsimine on paljastanud selliste galaktikate arvu dramaatilise hüppe umbes 13 miljardit aastat tagasi. Need tähelepanekud galaktikate evolutsiooni kõige varasemate etappide kohta pakuvad uusi tõendeid galaktikate moodustumise hierarhilise teooria kohta – idee, et suured galaktikad tekkisid aja jooksul väiksemate galaktikate põrkumisel ja ühinemisel.
Santa Cruzi California ülikooli astronoomid Rychard Bouwens ja Garth Illingworth kasutasid Hubble'i kosmoseteleskoopi, et uurida galaktikate teket esimese 900 miljoni aasta jooksul pärast Suurt Pauku. Nad teatasid oma viimastest leidudest ajakirja Nature 14. septembri numbris.
Sügavad vaatlused kolmel tumedal taevalaigul – Hubble’i ülisügaval väljal ja Great Observatories Origins Deep Survey väljadel – kogusid nõrga valguse, mida kiirgasid ürgsete galaktikate tähed 13 miljardit aastat tagasi. Nii suurte vahemaade tagant suudeti tuvastada ainult heledaimaid galaktikaid.
'Need on sügavaimad infrapuna- ja optilised andmed, mis eales tehtud. Me vaatame galaktikate kogunemise väga varajases staadiumis, ”ütles UCSC astronoomia ja astrofüüsika professor Illingworth.
Teadlased jälgisid sadu heledaid galaktikaid umbes 900 miljonit aastat pärast Suurt Pauku. Kuid kui nad vaatasid sügavamale, umbes 200 miljonit aastat varem, leidsid nad ainult ühe. Otsingukriteeriumite pisut leevendamine tõi välja veel mõned kandidaatid, kuid selgelt toimus selle 200 miljoni aasta jooksul palju muutusi, ütles Illingworth.
'Suuremad ja heledamad galaktikad ei olnud 700 miljonit aastat pärast Suurt Pauku paigas. Kuid 200 miljonit aastat hiljem oli neid palju rohkem, nii et selle aja jooksul pidi toimuma palju väiksemate galaktikate ühinemist, ”ütles ta.
Astronoomid saavad kindlaks teha, millal valgus kiirgas kaugest allikast selle punanihke abil, mis näitab, kuidas universumi paisumine laiendas valguse lainepikkusi, kui see liikus läbi kosmose suurte vahemaade tagant. Bouwens, UCSC järeldoktor ja Nature artikli esimene autor, töötas välja tarkvara, et süstemaatiliselt sõeluda Hubble'i andmeid suure punase nihkega galaktikate otsimiseks.
Andmed pärinesid kahest Hubble'i võimsast instrumendist, Advanced Camera for Surveys (ACS) ning lähiinfrapunakaamerast ja mitmeobjektispektrograafist (NICMOS). Uurijad võrdlesid punanihkel 7–8 (700 miljonit aastat pärast Suurt Pauku) tuvastatud galaktikate arvu sellega, mida nad oleks võinud oodata, kui galaktikate populatsioon oleks tollal sarnane populatsiooniga, mida nad olid täheldanud punase nihke 6 (200) ajal. miljonit aastat hiljem). Olenevalt valikukriteeriumide rangusest leidsid nad ühe galaktika, kus nad oleks oodanud 10, või neli, kus nad oleks oodanud 17.
'Meie lähenemisviis pakub väga kvantitatiivset viisi universumi struktuuri kogunemise mõõtmiseks, nii et näeme, kui kiiresti see aja jooksul muutus, kui väiksemad galaktikad ühinesid ja moodustasid suuremad,' ütles Bouwens.
Selles uuringus vaadeldud galaktikad on palju väiksemad kui meie oma Linnutee ja teised lähedalasuvas universumis täna nähtavad hiiglaslikud galaktikad. Need varajased galaktikad põlesid ka tähtede moodustumisest, kiirgades sinakat valgust, mis nihkus punaseks valguseks selle 13 miljardi aasta pikkuse teekonna jooksul Hubble'i tundlike detektoriteni.
'On üsna hämmastav, et suudame vaadata tagasi 13 miljardi aasta taha. Vaatleme galaktikaid, mis on juba väiksematest eelkäijatest arenenud, kuid esimeste tähtede moodustumisest on möödunud vaid mõnisada miljonit aastat, ”ütles Illingworth.
Kui Linnutee on galaktiline vanem kodanik, siis need galaktikad on väikelapsed või koolieelikud. Praegu ei suuda teadlased tuvastada veelgi väiksemaid imikgalaktikaid, mis pidid olema nende esimeste heledate galaktikate moodustamiseks ühinenud.
Kuid nende esimeste galaktikate seemneid võib näha kosmilises mikrolaine taustkiirguses, mida mõõdeti viimati ja täpselt Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) abil, mis näitab väikeseid tiheduse kõikumisi märkimisväärselt homogeenses universumis umbes 400 000 aastat pärast Suurt. Pauk.
'Universumi evolutsiooni alguses oli kõik väga sujuv. Kuid aja jooksul muutus universum üha kohmakamaks, kuna gravitatsioon tõmbas tihedamatesse piirkondadesse rohkem ainet, ”ütles Bouwens. 'Meie varajaste galaktikate vaatlused võimaldavad meil mõõta, kui kiiresti universum arenes väiksematest tükkidest suuremateks.'
Illingworth ütles, et kõige esimeste moodustuvate galaktikate tuvastamine on võimalik Hubble'i järglase James Webbi kosmoseteleskoobiga, mis on praegu kavandatud 2013. aastal. Lisateavet esimeste galaktikate otsimise kohta leiate veebist aadressil http://firstgalaxies.ucolick.org/.
Algallikas: UCSC uudisteväljaanne
