Kujutise krediit: ESO
Ehkki universum on praegu üldiselt beeži värvi, oli Euroopa lõunaobservatooriumi astronoomide sõnul varem sinine rohkem. Astronoomid määrasid kauguse ja värvi 300 galaktikani, mis sisaldusid Hubble Deep Sky uuringus, mis vaatas põhjalikult taeva piirkonda Tuscanae lõunaosa tähtkujus.
Rahvusvaheline astronoomide meeskond [1] määras Universumi värvi juba väga noorena. Kui universum on nüüd omamoodi beež, siis kauges minevikus, ajal, mil see oli vaid 2500 miljonit aastat vana, oli see palju sinisem.
See on enam kui 300 galaktika ulatusliku ja põhjaliku analüüsi tulemus, mida on nähtud väikeses lõunataeva piirkonnas, nn Hubble Deep Field South. Selle arenenud uuringu peamine eesmärk oli mõista, kuidas Universumi tähesisaldus kokku pandi ja mis aja jooksul on muutunud.
Hollandi astronoom Marijn Franx, Leideni observatooriumi (Holland) meeskonnaliige, selgitab: „Varase universumi sinise värvuse põhjustab peamiselt galaktikate noorte tähtede sinine valgus. Kosmoseajakirja punasema värvuse põhjustab suhteliselt suurem arv vanemaid, punasemaid tähti. ”
Meeskonna juht, Gregory Rudnick Max-Plancki instituudist Astrophysics (Garching, Saksamaa) lisab: “Kuna minevikus oli universumis kogu valguse hulk umbes sama kui tänapäeval ja noor sinine täht kiirgab palju rohkem heledam kui vana punane täht, noores universumis pidi olema märgatavalt vähem tähti kui praegu. Meie uued leiud viitavad sellele, et suurem osa tähtedest universumis moodustus suhteliselt hilja, mitte nii kaua enne meie päikese sündi, hetkel, kui universum oli umbes 7000 miljonit aastat vana. ”
Need uued tulemused põhinevad ainulaadsetel andmetel, mis on kogutud enam kui 100 tunni jooksul vaatluste ajal, kasutades ISOAC-i mitmemoodilist instrumenti ESO väga suure teleskoobi (VLT) raames, mis on osa suurest uurimisprojektist - nõrga infrapunakiirguse ekstragalaktilist uuringut (FIRES). Kaugusi galaktikateni hinnati nende heledusest erinevates optilistes lähi-infrapunakiirguse lainepikkustes.
Varase universumi vaatlemine
Nüüd on hästi teada, et Päike tekkis umbes 4,5 miljardit aastat tagasi. Kuid millal moodustas enamik teisi meie koduses Galaktikas asuvaid tähti? Ja kuidas on tähtedega teistes galaktikates? Need on mõned tänapäeva astronoomia põhiküsimused, kuid neile saab vastata ainult vaatluste abil maailma suurimate teleskoopide abil.
Üks võimalus nende probleemidega tegelemiseks on väga noore universumi vaatlemine otse - ajas tagasi vaadates. Selleks kasutavad astronoomid ära asjaolu, et väga kaugete galaktikate kiirgatav valgus liigub enne meie juurde jõudmist tükk aega. Seega, kui astronoomid selliseid kaugeid objekte vaatavad, näevad nad neid nii, nagu nad ammu välja nägid.
Need kauged galaktikad on aga äärmiselt nõrgad ja seetõttu on need vaatlused tehniliselt rasked. Veel üks komplikatsioon on see, et Universumi laienemise tõttu nihkub neis galaktikates olev valgus pikemate lainepikkuste poole [2], optiliste lainepikkuste vahemikust välja ja infrapuna piirkonda.
Nende varajaste galaktikate üksikasjalikuks uurimiseks peavad astronoomid kasutama kõige suuremaid maapealseid teleskoope, kogudes nende nõrka valgust väga pika särituse ajal. Lisaks peavad nad kasutama infrapuna-tundlikke detektorid.
Teleskoobid kui hiiglaslikud silmad
„Hubble Deep Field South (HDF-S)” on väga väike osa taevast Tucanae lõunaosa tähtkujus („Toucan”). See valiti Hubble'i kosmoseteleskoobi (HST) ja teiste võimsate teleskoopide abil väga üksikasjalikeks uuringuteks. Selle välja optilised pildid, mis on saadud HST-ga, esindavad kogu säriaega 140 tundi. Paljud maapealsed teleskoobid on saanud ka taevapiirkonna objektide pilte ja spektreid, eriti Tšiilis asuvad ESO teleskoobid.
Põhjaliku uuringu (Faint InfraRed Extragalactic Survey; FIRES, vt ESO PR 23/02) taustal täheldati HDF-S suunas taeva pindala 2,5 x 2,5 kaarmin2. See on pisut suurem kui HST-l WFPC2 kaameraga kaetud väli, kuid siiski 100 korda väiksem kui täiskuu all olev ala.
Kui see väli oli ESO Paranali observatooriumi alt nähtav ja atmosfääritingimused olid optimaalsed, osutasid ESO astronoomid selles suunas 8,2-m VLT ANTU teleskoopi, tehes ISAAC-i mitme režiimiga instrumendi abil infrapuna-alaseid pilte. Kokku vaadeldi põldu rohkem kui 100 tundi ja sellest tulenevad pildid (vt ESO PR 23/02) on sügavaimad maapealsed vaated lähi-infrapuna J- ja H-ribades. Ks-riba kujutis on selle spektririba kõigi taevaväljade sügavaim, kas maapinnast või kosmosest.
Need ainulaadsed andmed pakuvad erakordse ülevaate ja on nüüd võimaldanud enneolematuid uuringuid noore universumi galaktikate populatsiooni kohta. Tõepoolest, Paranali erakordsete nägemistingimuste tõttu on VLT-ga saadud andmetel väga hea pildi teravus („nägemine” 0,48 kaaresekundit) ning neid saab kombineerida HST-optiliste andmetega, ilma et see peaaegu kvaliteeti kaotaks.
Sinakam värv
Astronoomid suutsid nendel piltidel üheselt tuvastada umbes 300 galaktikat. Kõigi nende jaoks mõõtsid nad punase nihke määramise teel vahemaad [2]. See tehti äsja täiustatud meetodi abil, mis põhineb kõigi objektide heleduse võrdlemisel kõigis individuaalsetes spektraalvahemikes lähedalasuvate galaktikate komplekti heledusega.
Sel viisil leiti põllult galaktikaid, mille punanihked olid kuni z = 3,2, mis vastab vahemaadele umbes 11 500 miljonit valgusaastat. Teisisõnu, astronoomid nägid nende väga kaugete galaktikate valgust, nagu nad olid siis, kui Universum oli vaid umbes 2,2 miljardit aastat vana.
Järgmisena määrasid astronoomid iga galaktika kiirgava valguse hulga nii, et punanihke mõjud „eemaldati”. See tähendab, et nad mõõtsid erinevatel lainepikkustel (värvitoonidel) valguse hulka, nagu see oleks selle galaktika lähedal asuva vaatleja poolt salvestatud. See viitab muidugi ainult tähtede valgusele, mida tolm ei varja.
Summeerides valguse, mida kõik galaktikad erineval lainepikkusel kiirgavad antud kosmilises epohhis, võisid astronoomid määrata ka Universumi keskmise värvi ("kosmiline värv") sellel ajajärgul. Pealegi suutsid nad mõõta, kuidas see värv on muutunud, kui Universum vanemaks sai.
Nad järeldavad, et kosmiline värv muutub aja jooksul punaseks. Eelkõige oli see varem palju sinisem; nüüd, peaaegu 14 000 miljoni aasta vanusena, on Universum omamoodi beeži värvi.
Millal tekkisid tähed?
Kosmilise värvi muutumine ajaga võib olla iseenesest huvitav, kuid see on ka oluline vahend, et teha kindlaks, kui kiiresti tähed universumis kokku said.
Tõepoolest, kuigi tähtede moodustumisel üksikutes galaktikates võib olla keeruline ajalugu, mis mõnikord võib muutuda tõelisteks "tähepurskamisteks", näitavad uued vaatlused - mis nüüd põhinevad paljudel galaktikatel -, et tähekujunduse "keskmine ajalugu" universumis on palju lihtsam. Seda näitab kosmilise värvuse täheldatud sujuv muutumine Universumi vanemaks saades.
Kosmilise värvi abil suutsid astronoomid ka kindlaks teha, kuidas universumis suhteliselt valvamata tähtede keskmine vanus aja jooksul muutus. Kuna universum oli minevikus palju sinisem kui praegu, otsustasid nad, et universum ei tekita praegu nii palju siniseid (suure massiga, lühikese elueaga) tähti kui varem, samal ajal kui punast (väikese massiga) , pikaealised) tähtede moodustumine varasemate põlvkondade tähtede moodustamisel on endiselt olemas. Sinised massiivsed tähed surevad kiiremini kui punased, väikese massiga tähed ja seetõttu tähegrupi vanuse kasvades surevad sinised lühiajalised tähed ja rühma keskmine värvus muutub punasemaks. Nii tegi ka universum tervikuna.
See käitumine sarnaneb vananemissuundumustega tänapäevastes lääneriikides, kus sünnib vähem beebisid kui minevikus ja inimesed elavad kauem kui minevikus, mille tulemusel tõuseb elanikkonna keskmine vanus.
Astronoomid tegid kindlaks, mitu tähte oli juba moodustunud, kui universum oli alles umbes 3000 miljonit aastat vana. Noored tähed (sinist värvi) kiirgavad rohkem valgust kui vanemad (punasemad) tähed. Kuna noores universumis oli aga peaaegu sama palju valgust kui praegu - ehkki galaktikad on nüüd palju punasemad - tähendab see, et varases universumis oli tähti vähem kui täna. See uuring näitas, et tollel varasel ajal oli tähti kümme korda vähem kui praegu.
Lõpuks leidsid astronoomid, et umbes pooled täheldatud galaktikate tähtedest on moodustatud pärast seda, kui Universum oli umbes poole vanem (7000 miljonit aastat pärast Suurt Pauku) kui praegu (14 000 miljonit aastat).
Kuigi see tulemus saadi väga väikese taevavälja uuringust ja seetõttu ei pruugi see olla tervikuna universumi tervikuna representatiivne, on praegune tulemus näidatud, et see kehtib ka teistes taevaväljades.
Algne allikas: ESO pressiteade
