Οι αστρονόμοι έκαναν νέο ρεκόρ και βρήκαν τον πιο μακρινό γαλαξία. Το φως του χρειάστηκε 13,4 δισεκατομμύρια χρόνια για να φτάσει σε εμάς
Από αμνημονεύτων χρόνων, οι φιλόσοφοι και οι μελετητές συλλογίζονταν την αρχή του χρόνου και προσπάθησαν ακόμη και να προσδιορίσουν πότε ξεκίνησαν όλα τα πράγματα. Μόνο στην εποχή της σύγχρονης αστρονομίας πλησιάσαμε να απαντήσουμε σε αυτήν την ερώτηση με αρκετό βαθμό βεβαιότητας. Σύμφωνα με τα πιο ευρέως αποδεκτά κοσμολογικά μοντέλα, το Σύμπαν ξεκίνησε με το Bang Bang περίπου πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια.
Ακόμα κι έτσι, οι αστρονόμοι εξακολουθούν να είναι αβέβαιοι για το πώς έμοιαζε το πρώιμο Σύμπαν αφού αυτή η περίοδος συνέπεσε με τους κοσμικούς «Σκοτεινούς Αιώνες». Ως εκ τούτου, οι αστρονόμοι συνεχίζουν να πιέζουν τα όρια των οργάνων τους για να δουν πότε σχηματίστηκαν οι πρώτοι γαλαξίες. Χάρη σε νέα έρευνα μιας διεθνούς ομάδας αστρονόμων, η αρχαιότερος και πιο μακρινός γαλαξίας που παρατηρήθηκε στο Σύμπαν μας μέχρι σήμερα (GN-z11) έχει εντοπιστεί!
Η ομάδα, της οποίας η έρευνα δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Αστρονομία της Φύσης ,Διευθύνθηκε από τον Linhua Jiang του Ινστιτούτου Kavli για την Αστρονομία και την Αστροφυσική και τον καθηγητή Nobunari Kashikawa του Πανεπιστημίου του Τόκιο. Μαζί τους προστέθηκαν ερευνητές από το Παρατηρητήρια του Ινστιτούτου Επιστήμης Carnegie , ο Παρατηρητήριο Steward , ο Παρατηρητήριο της Γενεύης , το Πανεπιστήμιο του Πεκίνου και το Πανεπιστήμιο του Τόκιο.
Με απλά λόγια, ο κοσμικός Σκοτεινός Χρόνος ξεκίνησε περίπου 370 χιλιάδες χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη και συνεχίστηκε για άλλα 1 δισεκατομμύριο χρόνια. Εκείνη την εποχή, οι μόνες πηγές φωτός ήταν είτε τα φωτόνια που απελευθερώθηκαν πριν – κάτι που είναι ακόμη ανιχνεύσιμο σήμερα ως το Κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων (CMB) – και εκείνων που απελευθερώνονται από ουδέτερα άτομα υδρογόνου. Το φως αυτών των φωτονίων είναι τόσο μετατοπισμένο λόγω της διαστολής του Σύμπαντος που είναι αόρατα σε εμάς σήμερα.
Αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό ως «κόκκινη μετατόπιση», όπου το μήκος κύματος του φωτός επιμηκύνεται (ή «μετατοπίζεται» προς το κόκκινο άκρο του φάσματος) καθώς περνά μέσα από τον διαρκώς διαστελλόμενο σύμπαν στο δρόμο του για να φτάσει σε εμάς. Για αντικείμενα που κινούνται πιο κοντά στον γαλαξία μας, το φαινόμενο αντιστρέφεται, με το μήκος κύματος να βραχύνεται και να μετατοπίζεται προς το μπλε άκρο του φάσματος (γνωστός και ως «μπλε μετατόπιση»).
Για σχεδόν έναν αιώνα, οι αστρονόμοι έχουν χρησιμοποιήσει αυτά τα αποτελέσματα για να προσδιορίσουν την απόσταση των γαλαξιών και τον ρυθμό με τον οποίο διαστέλλεται το Σύμπαν. Σε αυτή την περίπτωση, η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε το Τηλεσκόπιο Keck I στο Maunakea της Χαβάης, για να μετρήσουμε την κόκκινη μετατόπιση του GN-z11 για να προσδιορίσουμε την απόστασή του. Τα αποτελέσματα που έλαβαν έδειξαν ότι είναι ο πιο μακρινός (και παλαιότερος) γαλαξίας που έχει παρατηρηθεί ποτέ. Όπως εξήγησε ο Kashikawa σε ένα Πανεπιστήμιο του Τόκιο δελτίο τύπου :
«Από προηγούμενες μελέτες, ο γαλαξίας GN-z11 φαίνεται να είναι ο πιο απομακρυσμένος ανιχνεύσιμος γαλαξίας από εμάς, στα 13,4 δισεκατομμύρια έτη φωτός ή 134 μη δισεκατομμύρια χιλιόμετρα (δηλαδή 134 ακολουθούμενο από 30 μηδενικά). Αλλά η μέτρηση και η επαλήθευση μιας τέτοιας απόστασης δεν είναι εύκολη υπόθεση».
Ο πιο μακρινός γαλαξίας στο σύμπαν και οι γραμμές εκπομπής άνθρακα που παρατηρούνται στο υπέρυθρο. Πιστώσεις και ©: Kashikawa et al.
Συγκεκριμένα, η ομάδα εξέτασε τις γραμμές εκπομπών άνθρακα που προέρχονταν από το GN-z11, οι οποίες ήταν στην περιοχή υπεριώδους όταν έφυγαν από τον γαλαξία και μετατοπίστηκαν κατά 10 - στο υπέρυθρο (0,2 μικρόμετρα) - μέχρι να φτάσει στη Γη. Αυτό το επίπεδο μετατόπισης προς το κόκκινο δείχνει ότι αυτός ο γαλαξίας υπήρχε όπως παρατηρήθηκε πριν από περίπου 13,4 δισεκατομμύρια χρόνια - γνωστός και ως. μόλις 400 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.
Σε αυτή την απόσταση, το GN-z11 είναι τόσο μακριά που ορίζει τα ίδια τα όρια του ίδιου του παρατηρήσιμου Σύμπαντος! Ενώ αυτός ο γαλαξίας είχε παρατηρηθεί στο παρελθόν (από Χαμπλ ), χρειάστηκε η διακριτική ισχύς και οι φασματοσκοπικές ικανότητες του Παρατηρητηρίου Keck για να γίνουν ακριβείς μετρήσεις. Αυτό πραγματοποιήθηκε ως μέρος του Φασματογράφος πολλαπλών αντικειμένων για εξερεύνηση υπερύθρων έρευνα (MOSFIRE), η οποία κατέγραψε λεπτομερώς τις γραμμές εκπομπής από το GN-z11.
Αυτό επέτρεψε στην ομάδα να παράγει εκτιμήσεις απόστασης για αυτόν τον γαλαξία που βελτιώθηκαν κατά 100 φορές σε σχέση με οποιεσδήποτε μετρήσεις είχαν γίνει προηγουμένως. Είπε Kashikawa:
«Το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble ανίχνευσε την υπογραφή πολλές φορές στο φάσμα του GN-z11. Ωστόσο, ακόμη και το Hubble δεν μπορεί να επιλύσει τις γραμμές υπεριώδους εκπομπής στον βαθμό που χρειαζόμασταν. Έτσι, στραφήκαμε σε έναν πιο ενημερωμένο επίγειο φασματογράφο, ένα όργανο για τη μέτρηση των γραμμών εκπομπής, που ονομάζεται MOSFIRE, το οποίο είναι τοποθετημένο στο τηλεσκόπιο Keck I στη Χαβάη».
Ένα διάγραμμα της εξέλιξης του παρατηρήσιμου Σύμπαντος. Πίστωση: Επιστημονική Ομάδα NASA/WMAP
Εάν οι επόμενες παρατηρήσεις μπορούν να επιβεβαιώσουν τα αποτελέσματα αυτής της τελευταίας μελέτης, τότε οι αστρονόμοι μπορούν να πουν με βεβαιότητα ότι ο GN-z11 είναι ο πιο μακρινός γαλαξίας που έχει παρατηρηθεί ποτέ. Μέσω της μελέτης αντικειμένων όπως αυτό, οι αστρονόμοι ελπίζουν να μπορέσουν να ρίξουν φως σε μια περίοδο της κοσμικής ιστορίας όταν το Σύμπαν ήταν μόλις μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια.
Αυτή η περίοδος συμπίπτει με το ότι το Σύμπαν άρχισε να αναδύεται από τους «Σκοτεινούς Αιώνες», όταν σχηματίστηκαν τα πρώτα αστέρια και γαλαξίες και γέμισαν το πρώιμο Σύμπαν με ορατό φως. Μελετώντας αυτά, οι αστρονόμοι ελπίζουν να μάθουν περισσότερα για το πώς εξελίχθηκαν στη συνέχεια οι μεγάλης κλίμακας δομές του Σύμπαντος. Αυτό θα υποβοηθηθεί από τηλεσκόπια επόμενης γενιάς όπως τοΔιαστημικό τηλεσκόπιο James Webb(JWST) – έχει προγραμματιστεί να κυκλοφορήσει στις 31 Οκτωβρίουαγ, 2021.
Αυτά τα όργανα θα επιτρέψουν ακόμη και στους αστρονόμους να μπορούν να μελετήσουν τους ίδιους τους «Σκοτεινούς Αιώνες», μια εποχή που το μόνο φως που δεν ήταν CMB ήταν η γραμμή σπιν του ουδέτερου υδρογόνου - στο μακρινό μήκος κύματος μικροκυμάτων (21 cm). Να είναι σε θέση να διερευνήσει τις απαρχές του ίδιου του Σύμπαντος και να παρακολουθήσει καθώς σχηματίζονται τα πρώτα αστέρια και οι γαλαξίες. Τι συναρπαστική στιγμή θα είναι αυτή!
Οι παρατηρήσεις που κατέστησαν δυνατή αυτή την έρευνα διεξήχθησαν στο πλαίσιο του προγράμματος ανταλλαγής χρόνου μεταξύ του Παρατηρητηρίου Keck και του Τηλεσκόπιο Subaru στη Maunakea της Χαβάης.
Περαιτέρω ανάγνωση: Πανεπιστήμιο του Τόκιο , Παρατηρητήριο Keck , Αστρονομία της Φύσης