Το Hubble φαινόταν όσο πιο πίσω στο χρόνο θα μπορούσε, και ακόμα δεν μπορούσε να δει την πρώτη γενιά αστεριών στο σύμπαν
Οι αστρονόμοι δεν γνωρίζουν ακριβώς πότε σχηματίστηκαν τα πρώτα αστέρια στο Σύμπαν, επειδή δεν έχουν παρατηρηθεί ακόμη. Και τώρα, νέες παρατηρήσεις από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble υποδηλώνουν ότι τα πρώτα αστέρια και οι γαλαξίες μπορεί να έχουν σχηματιστεί ακόμη νωρίτερα από ό,τι είχε εκτιμηθεί προηγουμένως.
Γιατί; Εμείς *ακόμα* δεν τα έχουμε δει, ακόμα και με το καλύτερο τηλεσκόπιο που έχουμε, ωθημένο στα όριά του.
Μια ομάδα ερευνητών χρησιμοποίησε το Hubble για να κοιτάξει πίσω στο χρόνο (και στο διάστημα) όσο πιο μακριά μπορούσε να δει, ελπίζοντας να μελετήσει αυτά τα αστέρια της πρώτης γενιάς του πρώιμου Σύμπαντος, τα οποία ονομάζονται αστέρια Πληθυσμού III. Το Hubble κοίταξε και στραβοκοίταξε πίσω όταν το Σύμπαν ήταν μόλις 500 εκατομμυρίων ετών - που πιστεύεται ότι είναι το όριο του Hubble - και δεν βρήκε στοιχεία για αυτά τα πρώτα αστέρια.
Το όνομα - Πληθυσμός III - είναι λίγο μπερδεμένο. Δεν θα έπρεπε αυτά τα πρώτα αστέρια να ονομάζονται αστέρια του πληθυσμού Ι; Ας το παραδεχτούμε, οι αστρονόμοι δεν ήταν ποτέ σπουδαίοι στο να ονομάζουν πράγματα. Το όνομα Πληθυσμός I είχε ήδη ληφθεί όταν οι αστρονόμοι κατέταξαν τα αστέρια του Γαλαξία ως Πληθυσμού Ι (άστρα όπως ο Ήλιος, που είναι πλούσια σε βαρύτερα στοιχεία). Στη συνέχεια, το όνομα Πληθυσμός II χρησιμοποιήθηκε για την ταξινόμηση παλαιότερων αστεριών στον Γαλαξία μας με χαμηλή περιεκτικότητα σε βαρέα στοιχεία.
Και αυτό άφησε το όνομα Πληθυσμός III να ταξινομήσει τα αστέρια που σφυρηλατήθηκαν από το αρχέγονο υλικό που προέκυψε από τη Μεγάλη Έκρηξη, περίπου 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Τα αστέρια του πληθυσμού III πρέπει να είχαν κατασκευαστεί αποκλειστικά από υδρογόνο, ήλιο και λίθιο, τα μόνα στοιχεία που υπήρχαν πριν από διεργασίες στους πυρήνες αυτών των αστεριών μπορούσαν να δημιουργήσουν βαρύτερα στοιχεία, όπως οξυγόνο, άζωτο, άνθρακα και σίδηρο.
Αυτή η εικόνα από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble της NASA/ESA δείχνει το σμήνος γαλαξιών MACS J0416. Αυτό είναι ένα από τα έξι σμήνη που μελετήθηκαν από το πρόγραμμα Hubble Frontier Fields, το οποίο έδωσε τις βαθύτερες εικόνες βαρυτικού φακού που έγιναν ποτέ. Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν το εσωτερικό φως (ορατό με μπλε χρώμα) για να μελετήσουν την κατανομή της σκοτεινής ύλης μέσα στο σμήνος.Πίστωση:NASA, ESA και M. Montes (Πανεπιστήμιο Νέας Νότιας Ουαλίας, Σίδνεϊ, Αυστραλία)
Η Rachana Bhatawdekar της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας ηγήθηκε αυτής της πιο πρόσφατης μελέτης, διερευνώντας το πρώιμο Σύμπαν από περίπου 500 εκατομμύρια έως 1 δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Μελέτησαν το αστρικό σμήνος MACSJ0416 (βλ. προηγούμενο σχόλιο σχετικά με την ονοματολογία των αστρονόμων) και το περιβάλλον πεδίο με το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, μαζί με τη χρήση υποστηρικτικών δεδομένων από το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer της NASA και το επίγειο Very Large Telescope του European Southern Observatory.
Αυτές οι παρατηρήσεις ήταν μέρος του προγράμματος Frontier Fields του Hubble, το οποίο παρατήρησε έξι μακρινά σμήνη γαλαξιών από το 2012 έως το 2017 και παρήγαγε τις βαθύτερες παρατηρήσεις που έγιναν ποτέ για τα σμήνη γαλαξιών και τους γαλαξίες που βρίσκονται πίσω από αυτά. Αυτό επιτεύχθηκε με τη χρήση του φαινομένου βαρυτικού φακού, όπου οι μάζες των σμηνών γαλαξιών στο προσκήνιο είναι αρκετά μεγάλες ώστε να λυγίζουν και να μεγεθύνουν το φως από τα πιο μακρινά αντικείμενα πίσω τους. Αυτό επιτρέπει στο Hubble να χρησιμοποιήσει αυτούς τους κοσμικούς μεγεθυντικούς φακούς για να μελετήσει αντικείμενα που είναι πέρα από τις ονομαστικές επιχειρησιακές του δυνατότητες.
Αυτές οι παρατηρήσεις αποκάλυψαν γαλαξίες μεταξύ 10 και 100 φορές πιο αμυδρά από οποιονδήποτε είχε παρατηρηθεί προηγουμένως.
Απεικόνιση του βάθους με το οποίο το Hubble απεικόνισε τους γαλαξίες σε προηγούμενες πρωτοβουλίες του Deep Field, σε μονάδες της Εποχής του Σύμπαντος. Ο στόχος των Μεθοριακών Πεδίων είναι να κοιτάξουμε πιο πίσω από το Υπερβαθύ Πεδίο του Hubble και να λάβουμε πληθώρα εικόνων γαλαξιών όπως υπήρχαν τα πρώτα εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Σημειώστε ότι η μονάδα χρόνου δεν είναι γραμμική σε αυτήν την εικόνα. Εικονογράφηση: NASA και A. Feild (STScI)
Η Bhatawdekar και η ομάδα της ανέπτυξαν μια νέα τεχνική που αφαιρεί το φως από τους φωτεινούς γαλαξίες στο προσκήνιο που αποτελούν αυτούς τους βαρυτικούς φακούς. Αυτό τους επέτρεψε να ανακαλύψουν γαλαξίες με μικρότερη μάζα από ό,τι είχε παρατηρηθεί ποτέ με το Hubble, σε απόσταση που αντιστοιχεί όταν το Σύμπαν ήταν λιγότερο από ένα δισεκατομμύριο ετών.
«Δεν βρήκαμε στοιχεία για αυτά τα αστέρια του Πληθυσμού ΙΙΙ πρώτης γενιάς σε αυτό το κοσμικό χρονικό διάστημα», είπε ο Bhatawdekar. «Αυτά τα αποτελέσματα έχουν βαθιές αστροφυσικές συνέπειες καθώς δείχνουν ότι οι γαλαξίες πρέπει να έχουν σχηματιστεί πολύ νωρίτερα από ό,τι πιστεύαμε».
Δεδομένου ότι αυτές οι παρατηρήσεις βρίσκονται στα όρια του Hubble, βάζει μια ακόμη εργασία στη λίστα υποχρεώσεων για το επερχόμενο διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb.
Περισσότερες πληροφορίες:
Δελτίο τύπου HST
Hubblecast 118: Πώς τα πρώτα αστέρια μεταμόρφωσαν το Σύμπαν
Άρθρο UT: Οι αστρονόμοι ελπίζουν να δουν τα πρώτα αστέρια και γαλαξίες στο Σύμπαν