Attēla kredīts: ESO
Lai gan Visums pašlaik ir bēša krāsa kopumā, tā mēdza būt zilāka, uzskata Eiropas Dienvidu observatorijas astronomi. Astronomiem tika noteikts attālums un krāsa līdz 300 galaktikām, kuras tika iekļautas Habla dziļo debesu aptaujā, kurā tika dziļi apskatīts debesu reģions Toskānas dienvidu zvaigznājā.
Starptautiska astronomu komanda [1] ir noteikusi Visuma krāsu, kad tas bija ļoti jauns. Kaut arī Visums tagad ir sava veida smilškrāsas, tālā pagātnē tas bija daudz zilāks, laikā, kad tas bija tikai 2500 miljoni gadu vecs.
Tas ir rezultāts plašai un rūpīgai vairāk nekā 300 galaktiku analīzei, kas novērota nelielā dienvidu debesu apgabalā, tā sauktajā Habla dziļūdens dienvidu daļā. Šī uzlabotā pētījuma galvenais mērķis bija saprast, kā tika salikts Visuma zvaigžņu saturs un kas laika gaitā ir mainījies.
Holandes astronoms Marijns Frankss, komandas loceklis no Leidenes observatorijas (Nīderlande), skaidro: “Agrīnā Visuma zilo krāsu izraisa galvenokārt zila gaisma, ko no galaktikām veido jaunas zvaigznes. Žurnāla “Kosmoss” sarkanāku krāsu rada salīdzinoši lielāks vecāku, sarkanāku zvaigznīšu skaits. ”
Komandas vadītājs Gregorijs Rūdņiks no Maks Planka institūta astrofizikas (Garching, Vācija) piebilst: “Tā kā pagātnē kopējais gaismas daudzums Visumā bija aptuveni tāds pats kā šodien, un jauna zila zvaigzne izstaro daudz vairāk gaišs nekā veca sarkana zvaigzne, jaunajā Visumā vajadzēja būt ievērojami mazāk zvaigžņu nekā tagad. Mūsu jaunie atklājumi norāda, ka lielākā daļa Visuma zvaigžņu tika izveidotas salīdzinoši vēlu, ne tik ilgi pirms mūsu Saules dzimšanas, brīdī, kad Visums bija ap 7000 miljoniem gadu vecs. ”
Šie jaunie rezultāti ir balstīti uz unikāliem datiem, kas savākti vairāk nekā 100 novērojumu stundu laikā ar ISAAC daudzrežīmu instrumentu ESO ļoti lielajā teleskopā (VLT), kas ir daļa no liela pētniecības projekta - Faint InfraRed Extragalactic Survey (FIRES). Attālumi līdz galaktikām tika aprēķināti pēc to spilgtuma dažādās optiskās gandrīz infrasarkanās viļņu garuma joslās.
Vērojot agrīno Visumu
Tagad ir labi zināms, ka Saule izveidojās pirms apmēram 4,5 miljardiem gadu. Bet kad tad izveidojās lielākā daļa citu mūsu mājas Galaktikas zvaigžņu? Un kā ir ar zvaigznēm citās galaktikās? Šie ir daži no galvenajiem jautājumiem mūsdienu astronomijā, bet uz tiem var atbildēt, tikai veicot novērojumus ar pasaules lielākajiem teleskopiem.
Viens no veidiem, kā risināt šos jautājumus, ir tieši jaunā Visuma novērošana - atskatoties laikā. Lai to panāktu, astronomi izmanto faktu, ka ļoti tālu galaktiku izstarotā gaisma pārvietojas ilgi pirms mūsu sasniegšanas. Tādējādi, kad astronomi aplūko šādus attālinātus objektus, viņi tos redz tādus, kādi tie parādījās sen.
Tomēr šīs attālās galaktikas ir ārkārtīgi vājas, un tāpēc šie novērojumi ir tehniski grūti. Vēl viena komplikācija ir tā, ka Visuma paplašināšanās dēļ gaisma no šīm galaktikām tiek novirzīta uz garākiem viļņu garumiem [2], ārpus optiskā viļņa garuma diapazona un infrasarkanajā apgabalā.
Tāpēc, lai sīkāk izpētītu šīs agrīnās galaktikas, astronomiem jāizmanto lielākie uz zemes esošie teleskopi, savācot vāju gaismu ļoti ilgstošas ekspozīcijas laikā. Turklāt viņiem jāizmanto infrasarkano staru jutīgie detektori.
Teleskopi kā milzu acis
“Habla dziļais dienvidu lauks (HDF-S)” ir ļoti maza debesu daļa Tucanae dienvidu zvaigznājā (“Toucan”). Tas tika izvēlēts ļoti detalizētiem pētījumiem ar Habla kosmisko teleskopu (HST) un citiem jaudīgiem teleskopiem. HST iegūtie šī lauka optiskie attēli atspoguļo kopējo ekspozīcijas laiku 140 stundas. Daudzi sauszemes teleskopi ir ieguvuši arī attēlu un spektru objektus šajā debesu apgabalā, jo īpaši ESO teleskopi Čīlē.
Pamatīga pētījuma (Faint InfraRed Extragalactic Survey; FIRES, sk. ESO PR 23/02) kontekstā tika novērots debess laukums 2,5 x 2,5 arcmin2 HDF-S virzienā. Tas ir nedaudz lielāks par HST lauka WFPC2 kameras aptverto lauku, bet joprojām ir 100 reizes mazāks par pilnmēness pakļauto laukumu.
Ikreiz, kad šis lauks bija redzams no ESO Paranal Observatory un atmosfēras apstākļi bija optimāli, ESO astronomi norādīja 8,2 m VLT ANTU teleskopu šajā virzienā, uzņemot gandrīz infrasarkanos attēlus ar ISAAC daudzrežīmu instrumentu. Kopumā lauks tika novērots vairāk nekā 100 stundas, un iegūtie attēli (sk. ESO PR 23/02) ir dziļākais uz zemes balstītais skats tuvo un infrasarkano staru J un H joslās. Ks joslas attēls ir dziļākais jebkad iegūtais debess lauks šajā spektrālajā joslā neatkarīgi no tā, vai tas ir no zemes vai no kosmosa.
Šie unikālie dati sniedz izcilu skatu un tagad ļāva vēl nebijušiem pētījumiem par galaktiku populāciju jaunajā Visumā. Patiešām, ārkārtas redzamības apstākļu dēļ Paranal, ar VLT iegūtajiem datiem ir lielisks attēla asums (“redzamība” ir 0,48 loka), un tos var apvienot ar HST optiskajiem datiem, gandrīz nezaudējot kvalitāti.
Zilāka krāsa
Astronomiem bija iespēja viennozīmīgi atklāt apmēram 300 galaktikas uz šiem attēliem. Katram no viņiem viņi izmērīja attālumu, nosakot sarkano nobīdi [2]. Tas tika izdarīts ar nesen uzlabotu metodi, kuras pamatā ir katra objekta spilgtuma salīdzinājums visās atsevišķās spektrālās joslās ar blakus esošo galaktiku kopas spilgtumu.
Tādā veidā laukā tika atrastas galaktikas ar sarkano nobīdi pat z = 3,2, kas atbilst attālumam aptuveni 11 500 miljonu gaismas gadu. Citiem vārdiem sakot, astronomi redzēja šo ļoti attālo galaktiku gaismu, kāda tā bija, kad Visums bija tikai aptuveni 2,2 miljardi gadu vecs.
Pēc tam astronomi noteica katras galaktikas izstaroto gaismas daudzumu tādā veidā, ka sarkanā nobīdes efekti tika “noņemti”. Tas ir, viņi izmērīja gaismas daudzumu dažādos viļņu garumos (krāsās), kā to būtu reģistrējis novērotājs netālu no šīs galaktikas. Tas, protams, attiecas tikai uz gaismu no zvaigznēm, kuras putekļi ļoti neaizēno.
Apkopojot visu galaktiku dažādos viļņu garumos izstaroto gaismu dotajā kosmiskajā laikmetā, tad astronomi varēja noteikt arī Visuma vidējo krāsu (“kosmisko krāsu”) šajā laikmetā. Turklāt viņi varēja izmērīt, kā šī krāsa ir mainījusies, Visumam kļūstot vecākam.
Viņi secina, ka kosmiskā krāsa ar laiku kļūst sarkanāka. Jo īpaši agrāk tas bija daudz zilāks; tagad, gandrīz 14 000 miljonu gadu vecumā, Visumam ir sava veida smilškrāsas krāsa.
Kad veidojās zvaigznes?
Kosmiskās krāsas maiņa ar laiku pati par sevi var būt interesanta, taču tā ir arī būtisks līdzeklis, lai noteiktu, cik ātri zvaigznes tika saliktas Visumā.
Patiešām, kaut arī zvaigžņu veidošanās atsevišķās galaktikās var būt sarežģīta, dažkārt paātrinoties patiesos “zvaigžņu pārsprāgumos”, jaunie novērojumi, kas tagad balstās uz daudzām galaktikām, rāda, ka zvaigžņu veidošanās “vidējā vēsture” Visumā ir daudz vienkāršāk. Par to liecina novērotā, vienmērīgā kosmiskās krāsas maiņa, Visumam kļūstot vecākam.
Izmantojot kosmisko krāsu, astronomi spēja noteikt arī to, kā laika gaitā mainījās salīdzinoši nepieskatīto zvaigžņu vidējais vecums Visumā. Tā kā pagātnē Visums bija daudz zilāks nekā tagad, viņi secināja, ka Visums tagad neražo tik daudz zilu (lielas masas, īslaicīgu) zvaigžņu, cik tas bija agrāk, tajā pašā laikā sarkano (mazu masu) , ilgstošas) zvaigznes no agrākajām zvaigžņu veidošanās paaudzēm joprojām pastāv. Zilas, masīvas zvaigznes mirst ātrāk nekā sarkanas, mazmasas zvaigznes, un tāpēc, pieaugot zvaigžņu grupas vecumam, zilas īslaicīgas zvaigznes mirst un grupas vidējā krāsa kļūst sarkanāka. Tā darīja Visums kopumā.
Šī uzvedība nedaudz līdzinās novecošanās tendencei mūsdienu Rietumu valstīs, kur dzimst mazāk mazuļu nekā pagātnē un cilvēki dzīvo ilgāk nekā pagātnē, un kopējais efekts ir tāds, ka pieaug iedzīvotāju vidējais vecums.
Astronomi noteica, cik zvaigznes jau bija izveidojušās, kad Visums bija tikai aptuveni 3000 miljoni gadu vecs. Jaunas zvaigznes (zilā krāsā) izstaro vairāk gaismas nekā vecākas (sarkanākas) zvaigznes. Tomēr, tā kā jaunajā Visumā bija gandrīz tikpat daudz gaismas kā šodien - lai gan galaktikas tagad ir daudz sarkanākas - tas nozīmē, ka agrīnajā Visumā bija mazāk zvaigžņu nekā šodien. Šis pētījums norāda, ka tajā agrīnajā laikā bija desmit reizes mazāk zvaigžņu nekā tagad.
Visbeidzot, astronomi atklāja, ka aptuveni puse no novērotajās galaktikās esošajām zvaigznēm ir izveidojušās pēc laika, kad Visums bija apmēram uz pusi vecāks (7000 miljoni gadu pēc Lielā sprādziena), kā tas ir šodien (14 000 miljoni gadu).
Lai gan šis rezultāts tika iegūts no ļoti neliela debesu lauka pētījuma un tāpēc var nebūt pilnīgi reprezentatīvs Visumam kopumā, ir pierādīts, ka pašreizējais rezultāts saglabājas citos debesu laukos.
Oriģinālais avots: ESO ziņu izlaidums
