Przejdź do treści

Astronomowie odkrywają najwcześniejsze galaktyki we Wszechświecie

Astronomowie z University of California oraz Space Telescope Science Institute w Baltimore stworzyli najdokładniejszy jak dotąd opis statystyczny słabych, wczesnych galaktyk, które istniały we Wszechświecie 500 milionów lat po Wielkim Wybuchu.

W artykule opublikowanym wczoraj w czasopiśmie Nature Communications, zespół opisuje w jaki sposób wykorzystał nową metodę statystyczną do analizy danych zebranych podczas długich przeglądów nieba wykonywanych Kosmicznym Teleskopem Hubble'a. Metoda umożliwiła naukowcom odsiać zaszumienie na zdjęciach głębokiego kosmosu, dzięki czemu można było po raz pierwszy oszacować liczbę małych, pierwotnych galaktyk wczesnego Wszechświata. Naukowcy oszacowali, że jest ich dziesięciokrotnie więcej niż wcześniej udało się wykryć w trakcie przeglądów wykonywanych przez Teleskop Hubble'a.

Doktorant UCI Ketron Mitchell-Wynne, główny autor artykułu zaznaczył, że badany przez niego okres to "epoka rejonizacji."

"To najwcześniejszy okres jaki możemy badać Kosmicznym Teleskopem Hubble'a," powiedział Mitchell-Wynne. Jego zespół analizował dane w zakresie promieniowania optycznego i podczerwonego. Fotony w zakresie podczerwonym pochodzą bezpośrednio z gwiazd i galaktyk.

Kosmolog UCI Asantha Cooray, kierownik projektu badawczego wskazuje na ostatnie badania pozagalaktycznego, podczerwonego promieniowania tła wykonywane instrumentem CIBER w California Institute of Technology. "CIBER mierzył podczerwone tło w dwóch długościach fali, 1.1 oraz 1.6 mikronów." Owe pomiary doprowadziły grupę CIBER do potwierdzenia istnienia "promieniowania wewnątrz halo" pochodzącego od gwiazd rozmieszczonych poza galaktykami.

Coorey, profesor fizyki i astronomii powiedział: "Wierzymy, że faktycznie istnieje promieniowanie wewnątrz halo, jednak dokonaliśmy nowego odkrycia patrząc na pięć zakresów promieniowania w podczerwieni. W pewnym stopniu zahaczyliśmy o zakres CIBER, a następnie zaczęliśmy obserwować na krótszych falach w zakresie optycznym i zauważyliśmy nowy element - gwiazdy i galaktyki, które jako pierwsze powstały we Wszechświecie."

Przegląd głębokiego nieba był częścią większego projektu badawczego teleskopem Hubble'a o nazwie Cosmic Assembly Near-Infrared Deep Extragalactic Legacy Survey. "CANDELS nie był do tego przeznaczony, jednak okazało się, że dane zebrane przez Teleskop Hubble'a w ramach tego przeglądu, były bardzo przydatne do tego co my chcieliśmy zrobić,"  mówi Mitchell-Wynne. "Dzięki analizie CIBER oczekiwaliśmy wykrycia intrahalo w zakresie podczerwonym. Nie wiedzieliśmy jednak czego możemy oczekiwać w zakresie optycznym.  Przeglądając dane z teleskopu Hubble'a zauważyliśmy duży spadek amplitudy sygnału między tymi dwoma zakresami. Tego typu widmo przekonało nas, że widzimy jedne z wcześniejszych galaktyk."

"W ramach tych badań musieliśmy przyjrzeć się uważniej tak zwanych ciemnym pikselom, czyli pikselom pomiędzy galaktykami i gwiazdami," mówi Coorey. "Możemy odróżnić szum od słabego sygnału pochodzącego z pierwszych galaktyk patrząc na wahania intensywności między pikselami. Zauważamy sygnał statystyczny wskazujący na populację bardzo słabych obiektów. Nie widzimy tego sygnału w zakresie optycznym, a jedynie w podczerwonym. To potwierdza, że sygnał pochodzi z najwcześniejszego okresu istnienia Wszechświata."

Naukowcy uważają, że te pierwotne galaktyki bardzo różniły się od wyraźnych galaktyk spiralnych i dyskowych aktualnie obserwowanych we Wszechświecie. Były one bardziej rozproszone i pełne gwiazd olbrzymów. Coorey zaznacza, że więcej dowodów obserwacyjnych potwierdzających jego odkrycie będzie możliwych po uruchomieniu Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba w 2018 roku.

Źródło: Nature Communications