Το να βλέπεις είναι να πιστεύεις, εκτός αν δεν πιστεύεις αυτό που βλέπεις. Οι αστρονόμοι που χρησιμοποιούν το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble της NASA βρήκαν ένα αινιγματικό τόξο φωτός πίσω από ένα εξαιρετικά τεράστιο σμήνος γαλαξιών που κατοικεί σε απόσταση 10 δισεκατομμυρίων ετών φωτός. Η γαλαξιακή ομάδα, που ανακαλύφθηκε από το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer της NASA, παρατηρήθηκε όπως υπήρχε όταν το σύμπαν ήταν περίπου το ένα τέταρτο της τρέχουσας ηλικίας του, των 13,7 δισεκατομμυρίων ετών.
Το γιγάντιο τόξο είναι το τεντωμένο σχήμα ενός πιο απομακρυσμένου γαλαξία του οποίου το φως παραμορφώνεται από την ισχυρή βαρύτητα του σμήνος τεράτων, ένα φαινόμενο που ονομάζεται βαρυτικός φακός. Το πρόβλημα είναι ότι το τόξο δεν πρέπει να υπάρχει.
«Όταν το είδα για πρώτη φορά, συνέχισα να το κοιτάζω επίμονα, νομίζοντας ότι θα έφευγε», είπε ο επικεφαλής της μελέτης Anthony Gonzalez του Πανεπιστημίου της Φλόριντα στο Gainesville, η ομάδα του οποίου περιλαμβάνει ερευνητές από το Εργαστήριο Αεριωθούμενης Προώθησης της NASA, Pasadena, Καλιφόρνια. «Σύμφωνα με Σε μια στατιστική ανάλυση, τα τόξα θα πρέπει να είναι εξαιρετικά σπάνια σε αυτή την απόσταση. Σε εκείνη την πρώιμη εποχή, η προσδοκία είναι ότι δεν υπάρχουν αρκετοί γαλαξίες πίσω από το σμήνος αρκετά φωτεινοί ώστε να είναι ορατοί, ακόμα κι αν είχαν «φακοποιηθεί» ή παραμορφωθεί από το σμήνος. Το άλλο πρόβλημα είναι ότι τα σμήνη γαλαξιών γίνονται λιγότερο μαζικά όσο πιο πίσω στο χρόνο πηγαίνετε. Έτσι, είναι πιο δύσκολο να βρεθεί ένα σμήνος με αρκετή μάζα για να είναι ένας καλός φακός για την βαρυτική κάμψη του φωτός από έναν μακρινό γαλαξία».
Τα σμήνη γαλαξιών είναι συλλογές από εκατοντάδες έως χιλιάδες γαλαξίες που συνδέονται μεταξύ τους με τη βαρύτητα. Είναι οι πιο ογκώδεις δομές στο σύμπαν μας. Οι αστρονόμοι συχνά μελετούν σμήνη γαλαξιών για να αναζητήσουν μακρινούς, μεγεθυνμένους γαλαξίες πίσω από αυτά που διαφορετικά θα ήταν πολύ αμυδρά για να τους δούμε με τηλεσκόπια. Πολλοί τέτοιοι γαλαξίες με βαρυτικό φακό έχουν βρεθεί πίσω από σμήνη γαλαξιών πιο κοντά στη Γη.
Η έκπληξη σε αυτήν την παρατήρηση του Hubble είναι ο εντοπισμός ενός γαλαξία με φακό από ένα εξαιρετικά μακρινό σμήνος. Με το όνομα IDCS J1426.5+3508, το σμήνος είναι το πιο ογκώδες που βρέθηκε εκείνη την εποχή, ζυγίζοντας έως και 500 τρισεκατομμύρια ήλιους. Είναι 5 έως 10 φορές μεγαλύτερο από άλλα σμήνη που βρέθηκαν σε τόσο πρώιμο χρόνο στην ιστορία του σύμπαντος. Η ομάδα εντόπισε το σμήνος σε μια έρευνα χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer της NASA σε συνδυασμό με αρχειακές οπτικές εικόνες που λήφθηκαν ως μέρος της έρευνας βαθέων πεδίων του Εθνικού Παρατηρητηρίου Οπτικής Αστρονομίας στο Εθνικό Αστεροσκοπείο Kitt Peak, Tucson, Ariz. Οι συνδυασμένες εικόνες τους επέτρεψαν να δουν το σμήνος ως ομάδα πολύ κόκκινων γαλαξιών, που δείχνει ότι είναι πολύ μακριά.
Αυτό το μοναδικό σύστημα αποτελεί το πιο απομακρυσμένο σύμπλεγμα που είναι γνωστό ότι «φιλοξενεί» ένα τεράστιο τόξο με βαρυτικούς φακούς. Η εύρεση αυτού του αρχαίου βαρυτικού τόξου μπορεί να δώσει μια εικόνα για το πώς, κατά τις πρώτες στιγμές μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, δημιουργήθηκαν οι συνθήκες για την ανάπτυξη βαρέων σμηνών στο πρώιμο σύμπαν.
Το τόξο εντοπίστηκε σε οπτικές εικόνες του συμπλέγματος που λήφθηκαν το 2010 από την Advanced Camera for Surveys του Hubble. Οι δυνατότητες υπερύθρων της κάμερας ευρέος πεδίου 3 του Hubble συνέβαλαν στην παροχή μιας ακριβούς απόστασης, επιβεβαιώνοντας ότι είναι ένα από τα πιο μακρινά σμήνη που έχουν ανακαλυφθεί.
Μόλις οι αστρονόμοι προσδιόρισαν την απόσταση του σμήνους, χρησιμοποίησαν το Hubble, το ραδιοτηλεσκόπιο Combined Array for Research in Millimeter-wave Astronomy (CARMA) και το Παρατηρητήριο ακτίνων Χ Chandra της NASA για να δείξουν ανεξάρτητα ότι η γαλαξιακή ομαδοποίηση είναι εξαιρετικά μαζική.
«Η πιθανότητα να βρεθεί ένα τόσο γιγαντιαίο σμήνος τόσο νωρίς στο σύμπαν ήταν λιγότερο από ένα τοις εκατό στη μικρή περιοχή που ερευνήσαμε», δήλωσε το μέλος της ομάδας Mark Brodwin από το Πανεπιστήμιο του Missouri-Kansas City. «Μοιράζεται μια εξελικτική πορεία με μερικά από τα πιο ογκώδη σμήνη που βλέπουμε σήμερα, συμπεριλαμβανομένου του σμήνους Coma και του σμήνου El Gordo που ανακαλύφθηκε πρόσφατα».
Μια ανάλυση του τόξου αποκάλυψε ότι το αντικείμενο με φακό είναι ένας γαλαξίας που σχηματίζει αστέρια που υπήρχε πριν από 10 δισεκατομμύρια έως 13 δισεκατομμύρια χρόνια. Η ομάδα ελπίζει να χρησιμοποιήσει ξανά το Hubble για να αποκτήσει μια πιο ακριβή απόσταση από τον γαλαξία με φακό.
Τα αποτελέσματα της ομάδας περιγράφονται σε τρεις δημοσιεύσεις, οι οποίες θα εμφανιστούν στο διαδίκτυο σήμερα και θα δημοσιευθούν στο τεύχος 10 Ιουλίου 2012 του The Astrophysical Journal. Ο Γκονζάλες είναι ο πρώτος συγγραφέας σε ένα από τα έγγραφα. Brodwin, από την άλλη? και Adam Stanford του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Davis, στην τρίτη. Ο Daniel Stern και ο Peter Eisenhardt του JPL είναι συν-συγγραφείς και στις τρεις εργασίες.
Λεζάντα κύριας εικόνας:Αυτές οι εικόνες, που τραβήχτηκαν από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble της NASA, δείχνουν ένα τόξο μπλε φωτός πίσω από ένα εξαιρετικά τεράστιο σμήνος γαλαξιών που κατοικεί σε απόσταση 10 δισεκατομμυρίων ετών φωτός. Πίστωση εικόνας: NASA/ESA/University of Florida, Gainsville/University of Missouri-Kansas City/UC Davis