Attēla kredīts: PPARC
Līdz šim astronomi nav spējuši atrast daudz datu par to, kas notika Visuma evolūcijas agrīnā posmā, kad domāja, ka zvaigznes ir izveidojušās. Bet jaunie pētījumi, ko veikuši astronomi, izmantojot Gemini observatoriju Čīlē, ir atklājuši vairākas galaktikas pirms 8 līdz 11 miljardiem gadu, kas ir pilnīgāk izveidotas, nekā gaidīts. Viņi domāja, ka redzēs, ka protogalaksi ietriecas savā starpā, bet tā vietā viņi atrada ļoti nobriedušas galaktikas. Iespējams, ka melnie caurumi bija daudz biežāki agrīnajā Visumā un kalpoja par enkuriem, lai ātri izveidotu galaktikas.
Līdz šim astronomi ir bijuši gandrīz neredzīgi, atskatoties laikā, lai apsekotu laikmetu, kad bija paredzēts, ka bija izveidojusies lielākā daļa Visuma zvaigžņu. Šo kritisko kosmoloģisko neredzamo zonu ir noņemusi komanda, ieskaitot Lielbritānijas zinātnieku, izmantojot Frederika C. Džileta Gemini ziemeļu teleskopu, parādot, ka daudzas jaunā pasaules Visuma galaktikas neuzvedas tā, kā tika gaidīts pirms apmēram 8–11 miljardiem gadu.
Pārsteigums: šķiet, ka šīs galaktikas ir pilnīgāk izveidotas un nobriedušākas, nekā gaidīts šajā Visuma evolūcijas agrīnajā posmā. Šis atradums ir līdzīgs skolotājam, kurš ieiet klasē, sagaidot, ka viņš sveiks istabu, kurā ir pilns ar nepaklausīgiem pusaudžiem, un atradīs labi koptus jaunus pieaugušos.
"Teorija mums saka, ka šajā laikmetā vajadzētu dominēt mazām galaktikām, kas sabrūk kopā," sacīja Dr Roberto Abraham (Toronto Universitāte), kurš ir komandas, kas veic novērojumus Dvīņos, līdzdibinātājs. “Mēs redzam, ka liela daļa Visuma zvaigžņu jau atrodas vietā, kad Visums bija diezgan jauns, tam nevajadzētu būt. Šis ieskats atpakaļ laikā diezgan skaidri parāda, ka mums ir jāpārdomā, kas notika šajā agrīnajā galaktikas evolūcijas laikmetā. Teorētiķiem noteikti būs ko gremdēt! ”
Rezultāti tika paziņoti šodien Amerikas Astronomijas biedrības 203. sanāksmē Atlantā, Džordžijas štatā. Datus drīzumā nodos visai astronomiskajai kopienai turpmākai analīzei, un tuvojas darbu pabeigšanai četri raksti, lai tos publicētu žurnālos The Astrophysical Journal un The Astronomical Journal.
Dr Isobel Hook, Lielbritānijas Gemini atbalsta grupas, kas atrodas Oksfordas universitātē, vadītājs, ir daudznacionālās Gemini Deep Deep Survey (GDDS) komandas loceklis, kurš veica izmeklēšanu. Viņa skaidro, kā šī tehnika darbojas. Komanda izmantoja īpašu paņēmienu, lai uztvertu vistālāko galaktisko gaismu, kas jebkad ir sadalīta krāsu varavīksnē, ko sauc par spektru. Kopumā tika savākti spektri no vairāk nekā 300 galaktikām, no kurām lielākā daļa atrodas tā dēvētajā “Redshift Desert”, kas ir salīdzinoši neizpētīts Visuma periods, ko teleskopi novēroja laikmetā, kad Visums bija tikai 3–6 miljardi gadu vecs.
Viņa piebilst: Šie spektri ir vispilnīgākais visu laiku iegūtais galaktiku paraugs Redshift tuksnesī. Iegūstot lielu datu daudzumu no četriem plaši nodalītiem laukiem, šis apsekojums sniedz statistisko bāzi secinājumu izdarīšanai, par kuriem ir radušās aizdomas par Habla kosmiskā teleskopa, Keka observatorijas, Subaru teleskopa un ļoti lielā teleskopa pēdējiem desmit gadiem veiktajiem novērojumiem.
Vāja galaktiku izpēte šajā laikmetā, kad Visums bija tikai 20–40% no tā pašreizējā vecuma, astronomiem rada biedējošu izaicinājumu, pat izmantojot ļoti liela teleskopa, piemēram, Gemini North, gaismas savākšanas spēju ar tā 8 metru spoguli. Visi iepriekšējie galaktiku pētījumi šajā jomā ir koncentrējušies uz galaktikām, kur notiek intensīva zvaigžņu veidošanās, kas atvieglo spektru iegūšanu, bet rada neobjektīvu paraugu. GDDS varēja atlasīt reprezentatīvāku paraugu, iekļaujot tās galaktikas, kurās ir visnormāli zvaigznes, dimmeri un masīvāki galaksiesti, kas prasa īpašas metodes, lai pievilinātu spektru no tuvās gaismas.
“Dvīņu dati ir visaptverošākais pētījums, kāds jebkad veikts, aptverot lielāko daļu galaktiku, kas raksturo apstākļus agrīnajā Visumā. Šīs ir masīvās galaktikas, kuras patiesībā ir grūtāk izpētīt, jo tām nav zvaigžņu veidošanās enerģētiskās gaismas. Šīm augsti attīstītajām galaktikām, kuru zvaigžņu veidojošā jaunība patiesībā jau sen ir pagājis, vienkārši nevajadzētu tur atrasties, bet ir, ”sacīja galvenais pētnieks Dr. Kārlis Glazebrūks (Johns Hopkins University).
Astronomiem, kas mēģina izprast šo jautājumu, iespējams, nāksies visu likt uz galda. “Nav skaidrs, vai mums ir jāpielāgo esošie modeļi vai jāizstrādā jauns, lai izprastu šo atradumu,” sacīja aptaujas trešais līdzdibinātājs, doktors Patriks Makkartijs (Kārnegi institūcijas observatorijas). “Dvīņu spektrā ir diezgan acīmredzami, ka šīs patiešām ir ļoti nobriedušas galaktikas, un mēs neredzam putekļu aizēnojuma sekas. Acīmredzot ir daži svarīgi aspekti galaktiku agrīnajā dzīvē, kurus mēs vienkārši nesaprotam. Ir pat iespējams, ka melnie caurumi varēja būt daudz visuresošāki, nekā mēs domājām agrīnajā Visumā, un tiem bija lielāka loma agrīnu galaktiku veidošanās iesēšanā. ”
Tas, kas neapšaubāmi ir dominējošā galaktikas evolūcijas teorija, postulē, ka galaktiku populācijā šajā agrīnajā stadijā vajadzēja dominēt evolūcijas veidojošiem blokiem. Pienācīgi saukts par hierarhisko modeli, tas paredz, ka normālas vai lielas galaktikas, piemēram, tās, kuras tika pētītas šajā darbā, vēl nepastāvētu un tā vietā veidotos no vietējām aktivitātes bišu stropēm, kur aug lielās galaktikas. GDDS atklāj, ka tas varētu nebūt.
Šī apsekojuma spektri tika izmantoti arī, lai noteiktu starpzvaigžņu gāzes piesārņojumu ar zvaigžņu radītajiem smagajiem elementiem (ko sauc par “metāliem”). Tas ir galvenais zvaigžņu evolūcijas vēstures rādītājs galaktikās. Sandra Savaglio (Džona Hopkinsa universitāte), kas izpētīja šo pētījuma aspektu, sacīja: “Mūsu Visuma interpretāciju ļoti ietekmē tas, kā mēs to novērojam. Tā kā GDDS novēroja ļoti vājas galaktikas, mēs varētu noteikt starpzvaigžņu gāzi pat tad, ja to daļēji aizsedz putekļu klātbūtne. Pētot starpzvaigžņu gāzes ķīmisko sastāvu, mēs atklājām, ka mūsu aptaujājamās galaktikas ir ar metālu bagātākas nekā paredzēts. ”
Kaltehas astronoms Dr Ričards Elliss komentēja: “Gemini Deep Deep Survey ir ļoti nozīmīgs sasniegums gan tehniski, gan zinātniski. Aptauja ir sniegusi jaunu un vērtīgu galaktiku skaitīšanu kosmiskās vēstures galvenajā periodā, kuru līdz šim bija grūti izpētīt, īpaši attiecībā uz mierīgo galaktikas daļu. ”
Novērojumu veikšana Redshift tuksnesī pēdējos desmit gadus ir satracinājuši mūsdienu astronomus. Lai gan astronomi ir zinājuši, ka Redshift tuksnesī jāatrodas daudzām galaktikām, tas ir tikai “tuksnesis”, jo no daudziem no tiem mēs nevarējām iegūt labus spektrus. Problēma slēpjas faktā, ka galvenās spektroskopiskās iezīmes, kuras tika izmantotas šo galaktiku izpētei, tika atkārtoti izmantotas, lai Universeinto paplašinātu optiskā spektra daļu, kas atbilst vājam, dabiskam, aizēnojošam mirdzumam Zemes nakts atmosfērā.
Lai pārvarētu šo problēmu, Gemini teleskopā tika izmantota sarežģīta tehnika, kuras nosaukums bija “Nod and Shuffle”. “Nod un Shuffle tehnika ļauj mums atbrīvoties no nakts debesu vājā dabiskā mirdzuma, lai atklātu zem tām esošo galaktiku neskaidros spektrus. Šīs galaktikas ir vairāk nekā 300 reizes vājākas nekā debesu mirdzums, ”skaidro Dr Kathy Roth, Dvīņu astronoms, kurš arī bija komandas sastāvdaļa un ieguva lielu daļu datu. "Tas ir pierādījis, ka ir ārkārtīgi efektīvs veids, kā radikāli samazināt“ trokšņa ”vai piesārņojuma līmeni, kas atrodas signālā no elektroniskā gaismas detektora."
Katrs novērojums ilga apmēram 30 stundas un vienlaikus radīja gandrīz 100 spektrus. Visam projektam bija nepieciešami vairāk nekā 120 teleskopu laika. "Šis ir daudz vērtīga laika debesīs, bet, kad jūs domājat, ka tas ļāva mums palīdzēt aizpildīt būtisko 20% plaisu mūsu izpratnē par Visumu, tas bija labi pavadīts laiks," piebilst Dr. Glazebrook, kurš izstrādāja Nod un Shuffle izmantošana ar Joss Hawthorn vāju galaktiku novērojumiem, atrodoties Anglo-Austrālijas observatorijā pirms dažiem gadiem.
Iepriekšējie Redshift tuksneša pētījumi ir koncentrējušies uz galaktikām, kas ne vienmēr bija reprezentatīvas galvenajām sistēmām. Šim pētījumam galaktikas tika rūpīgi atlasītas, pamatojoties uz Las Campanas infrasarkanā starojuma apsekojuma datiem, lai pārliecinātos, ka spēcīgas ultravioleto starojumu izstarojošās galaktikas nav pārmērīgas. "Šis pētījums ir unikāls ar to, ka mēs varējām izpētīt spektra sarkano galu, un tas mums stāsta par veco zvaigžņu vecumu," saka Dr Abraham. “Mēs ar Geminiabout mēs rīkojāmies neticami garās ekspozīcijās desmit reizes tik ilgi, cik parasti. Tas ļaus mums aplūkot daudz gaišākas galaktikas nekā parasti, un koncentrēsimies uz lielāko daļu zvaigžņu, nevis tikai uz bezgaumīgajām jaunajām. Tas mums ievērojami atvieglo galaktiku attīstības tendences. Mēs vairs nedomājam par to, pētot jaunus objektus, un pieņemot, ka vecie objekti nav daudz devuši priekšstatu par galaktiku evolūciju. Izrādās, ka tur ir daudz veco galaktiku, bet tās tiešām ir grūti atrast. ”
Oriģinālais avots: PPARC ziņu izlaidums
