Attēla kredīts: ESO
Izmantojot ISAAC tuvu infrasarkano staru instrumentu ESO ļoti lielajā teleskopā un gravitācijas objektīva palielinājuma efektu, franču un šveiciešu astronomu komanda [2] ir atradusi vairākas vājas galaktikas, kuras, domājams, ir visattālākās zināmās.
Turpmākie spektroskopiskie pētījumi par vienu no šiem kandidātiem ir devuši pārliecinošu piemēru tam, kas tagad ir jaunais - un līdz šim - visattālākās galaktikas, kas pazīstama Visumā, īpašnieks.
Ar nosaukumu Abell 1835 IR1916, jaunatklātajai galaktikai ir sarkanais nobīde 10 [3], un tā atrodas aptuveni 13 230 miljonu gaismas gadu attālumā. Tāpēc tas ir redzams laikā, kad Visums bija tikai 470 miljoni gadu jauns, tas ir, tikai 3 procenti no tā pašreizējā vecuma.
Šķiet, ka šī pirmatnējā galaktika ir desmit tūkstošus reižu mazāka nekā mūsu galaktika, Piena Ceļš. Tas varētu būt viens no pirmās klases objektiem, kas izbeidz Visuma tumšos laikus.
Šis ievērojamais atklājums parāda lielu uz zemes bāzētu teleskopu potenciālu tuvās infrasarkanās zonas jomā ļoti agrīnā Visuma izpētei.
Padziļināšanās pagātnē
Tāpat kā paleontologi, kas dziļāk un dziļāk rakt senākās atliekas, astronomi mēģina meklēt tālāk un tālāk, lai pārbaudītu ļoti jauno Visumu. Galīgais meklējumi? Pirmo zvaigžņu un galaktiku atrašana, kas izveidojās tūlīt pēc lielā sprādziena.
Precīzāk, astronomi mēģina izpētīt pēdējās “nezināmās teritorijas”, robežu starp “tumšajiem laikiem” un “kosmisko renesansi”.
Diezgan neilgi pēc Lielā sprādziena, kas tagad tiek uzskatīts par notikušu pirms aptuveni 13 700 miljoniem gadu, Visums iegrima tumsā. Pirmā ugunsbumbu relikts bija izstarojis ar kosmisko izplešanos uz garāku viļņu garumu, un vēl nebija izveidotas ne zvaigznes, ne kvazāri, kas varētu apgaismot plašo kosmosu. Visums bija auksta un necaurspīdīga vieta. Tāpēc šo drūmo laikmetu diezgan pamatoti dēvē par “tumšajiem laikiem”.
Pēc dažiem simtiem miljonu gadu pirmā zvaigžņu paaudze un vēlāk arī pirmās galaktikas un kvazāri radīja intensīvu ultravioleto starojumu, pakāpeniski paceļot miglu virs Visuma.
Tas bija tumšo laikmetu beigas, un ar terminu, kas atkal pārņemts no cilvēces vēstures, dažreiz tiek saukts par “kosmisko renesansi”.
Astronomi mēģina noteikt, kad un kā tieši Tumšie laiki tika pabeigti. Tas prasa meklēt attālākos objektus, izaicinājumu, kuru var pieņemt tikai lielākie teleskopi apvienojumā ar ļoti rūpīgu novērošanas stratēģiju.
Izmantojot gravitācijas teleskopu
Ar 8-10 metru klases teleskopu parādīšanos pēdējos desmit gados ir panākts iespaidīgs progress. Kopš tā laika ir kļuvis iespējams ar nelielu detaļu novērot vairākus tūkstošus galaktiku un kvazāru līdz gandrīz 12 miljardu gaismas gadu attālumam (t.i., līdz sarkanā nobīdei 3 [3]). Citiem vārdiem sakot, astronomi tagad spēj izpētīt atsevišķas galaktikas, to veidošanos, evolūciju un citas īpašības vairāk nekā 85% no pagātnes Visuma vēstures.
Tomēr pagātnē novērojumi par galaktikām un kvazāriem kļūst reti. Pašlaik tikai neliela daļa ļoti vāju galaktiku ir redzamas aptuveni 1200 līdz 750 miljonus gadu pēc Lielā sprādziena (5. un 5. sarkanais virziens). Turklāt šo avotu vājība un tas, ka to gaisma tiek pārvietota no optiskā uz tuvo infrasarkano staru, līdz šim ir ļoti ierobežojusi pētījumus.
Svarīgu izrāvienu šajā visgrūtāk veidotās galaktikas meklējumos tagad ir panākusi franču un šveiciešu astronomu komanda [2], izmantojot ESO ļoti lielo teleskopu (VLT), kas aprīkots ar gandrīz infrasarkano staru jutīgo instrumentu ISAAC. Lai to paveiktu, viņiem bija jāapvieno galaktiku kopas - Gravitācijas teleskopa - gaismas pastiprināšanas efekts ar VLT gaismas savākšanas spēku un lieliskajiem debesu apstākļiem, kas dominē Paranal.
Tālu galaktiku meklēšana
Tik vāju, nenotveramu priekšmetu meklēšana prasa īpašu pieeju.
Pirmkārt, izmantojot ISAAC gandrīz infrasarkano staru instrumentu VLT, tika uzņemti ļoti dziļi galaktiku kopas, kuras nosaukums ir Abelis 1835, attēli. Šādas samērā tuvumā esošas masīvas kopas spēj saliekt un pastiprināt fona avotu gaismu - parādību, ko sauc par gravitācijas objektīvu un ko paredz Einšteina vispārējās relativitātes teorija.
Šī dabiskā pastiprināšanās ļauj astronomiem skatīties līdzās galaktikām, kuras citādi būtu pārāk vāji redzamas. Jaunatklātas galaktikas gadījumā gaisma tiek pastiprināta aptuveni 25 līdz 100 reizes! Tādējādi kopā ar VLT jaudu ir bijis iespējams attēlot un pat uzņemt šīs galaktikas spektru. Patiešām, dabiskā pastiprināšana efektīvi palielina VLT atvērumu no 8,2 m līdz 40-80 m.
Dziļie gandrīz IR attēli, kas uzņemti dažādos viļņu garumos, ļāva astronomiem raksturot dažu tūkstošu galaktiku īpašības attēlā un nedaudzām no tām izvēlēties kā potenciāli ļoti tālas galaktikas. Izmantojot iepriekš iegūtus attēlus, kas uzņemti Kanādas, Francijas un Havaju teleskopā uz Mauna Kea, un attēlus no Habla kosmiskā teleskopa, tika pārbaudīts, vai šīs galaktikas patiešām nav redzamas optikā. Tādā veidā tika atpazītas sešas kandidātvalstis ar augstu sarkanās nobīdes galaktikām, kuru gaisma varētu būt izstarota, kad Visums bija jaunāks par 700 miljoniem gadu.
Lai apstiprinātu un iegūtu precīzāku vienas no šīm galaktikām attāluma noteikšanu, astronomi ieguva direktora diskrecionāro laiku, lai atkal izmantotu ISAAC VLT, bet šoreiz tā spektroskopiskajā režīmā. Pēc vairāku mēnešu rūpīgas datu analīzes, astronomi ir pārliecināti, ka tuvās infrasarkanās zonas jomā ir atklājuši vāju, bet skaidru spektrālo īpašību. Astronomiem ir bijis pārliecinošs apgalvojums, ka šī īpašība noteikti ir šiem objektiem raksturīgā Limāna-alfa emisijas līnija. Šī līnija, kas rodas laboratorijā pie viļņa garuma 0,1216 μm, tas ir, ultravioletā starojuma, ir izstiepta uz tuvo infrasarkano starojumu 1,34 μm attālumā, padarot Abell 1835 IR1916 par pirmo galaktiku, par kuru zināms, ka sarkanais nobīde ir tikpat liela kā 10.
Visattālākā līdz šim zināmā galaktika
Šis ir spēcīgākais sarkanās nobīdes gadījums, kas pārsniedz pašreizējo spektroskopiski apstiprināto ierakstu pie z = 6,6, un pirmais gadījums ar divciparu sarkano nobīdi. Pielāgojot Visuma vecumu cilvēka dzīves ilgumam (teiksim, 80 gadi), iepriekšējais apstiprinātais ieraksts parādīja četrgadīgu mazuļu. Ar pašreizējiem novērojumiem mums ir attēls ar bērnu, kad viņš bija divarpus gadus vecs.
No šīs galaktikas attēliem, kas iegūti dažādās viļņu joslās, astronomi secina, ka tā piedzīvo intensīvas zvaigžņu veidošanās periodu. Bet tiek lēsts, ka izveidoto zvaigžņu daudzums ir “tikai” 10 miljoni reižu lielāks par saules masu, apmēram desmit tūkstoši reižu mazāks nekā mūsu galaktikas, Piena ceļa, masa.
Citiem vārdiem sakot, tas, ko redz astronomi, ir mūsdienu lielo galaktiku pirmais bloks. Šis atradums labi sakrīt ar mūsu pašreizējo izpratni par galaktiku veidošanās procesu, kas atbilst secīgajai lielo galaktiku veidošanai, kas šodien redzamas, apvienojot daudzas “celtniecības bloku”, mazākas un jaunākas galaktikas, kas izveidojās pagātnē.
Tieši šie celtniecības bloki, iespējams, nodrošināja pirmos gaismas avotus, kas pacēla miglu virs Visuma un izbeidza Tumšos laikus.
Roser Pell?, No Observatoire Midi-Pyrnens (Francija) un komandas līdzvadītājam, “šie novērojumi liecina, ka izcilos debesu apstākļos, piemēram, ESO Paranal observatorijā, un izmantojot spēcīgu gravitācijas objektīvu, tiešus novērojumus no tālām galaktikām, kas atrodas tuvu Tumšajiem laikiem, ir iespējams ar labākajiem uz zemes balstītajiem teleskopiem. ”
Otrs komandas līdzvadītājs Daniels Šīrers no Ženēvas observatorijas un universitātes (Šveice) ir sajūsmā: “Šis atklājums paver ceļu turpmāko pirmo zvaigžņu un galaktiku izpētei agrīnajā Visumā.”
Vairāk informācijas
Šajā paziņojumā presei sniegtā informācija ir balstīta uz pētījumu rakstu Eiropas pētījumu žurnālā “Astronomy & Astrophysics” (A&A, 416. sējums, L35 lpp.; “ISAAC / VLT novērojumi par objektīva galaktiku pie z = 10,0”, ko veidojis Rasers Pells?) , Daniels Šīrers, Johans Ričards, Žans Fransuā Le Borgne un Žans Pols Kneibs). Tas ir pieejams tīmeklī EDP vietnē.
Papildu skaidrojumi un attēli ir pieejami autoru tīmekļa vietnēs http://obswww.unige.ch/sfr un http://webast.ast.obs-mip.fr/galaxies/
Oriģinālais avots: ESO ziņu izlaidums
