Astronoomid, kes soovivad kindlaks teha, millal Universumi reionozation toimus, on leidnud umbes varaseimad galaktikad umbes 800 miljonit aastat pärast Suurt Pauku. Ühe galaktika vanust kinnitas iseloomulik neutraalne vesinikuaatom 787 miljonit aastat pärast Suurt Pauku. Leiutus on niinimetatud väljalangemisgalaktika esimene vanuseline kinnitus sellel kaugel ajal ja see näitab, millal tõenäoliselt algas reioniseerimise ajajärk.
Reioniseerimisperiood on kõige kaugemal ajal, mida astronoomid saavad jälgida. Suur pauk, 13,7 miljardit aastat tagasi, lõi kuuma, häguse universumi. Umbes 400 000 aastat hiljem temperatuurid jahtusid, elektronid ja prootonid ühinesid neutraalse vesiniku moodustamiseks ja mürk kustutati. Mõni aeg enne 1 miljard aastat pärast Suurt Pauku hakkasid neutraalsed vesinikud esimestes galaktikates moodustama tähti, mis kiirgasid energiat ja muutsid vesiniku tagasi ioniseerituks. Ehkki mitte just varasema perioodi paksuplaslik supp kohe pärast Suurt Pauku, algas see tähekujundus taasioniseerimise ajastu.
Astronoomid teavad, et see ajastu lõppes umbes miljard aastat pärast Suurt Pauku, kuid kui see algas, on neist möödas.
Otsime väljalangemise galaktikaid, ”ütles Masami Ouchi, kes juhtis USA ja Jaapani astronoomide meeskonda, vaadates tagasi reioniseerimise ajastut. „Me kasutame järk-järgult punasemaid filtreid, mis paljastavad kasvavaid valguse lainepikkusi ja jälgivad, millised galaktikad nende filtrite abil tehtud piltidelt kaovad või“ väljalangevad ”. Vanemate, kaugemate galaktikate järk-järgult punasemate filtrite „väljalangemine” ja konkreetsed lainepikkused annavad meile teada galaktikate kauguse ja vanuse. Mis teeb selle uuringu eriliseks, on see, et me vaatlesime piirkonda, mis on üle 100 korra suurem kui eelmised, ning selle tulemusel oli meie varaste uuringutega võrreldes suurem varasete galaktikate valim (22). Lisaks suutsime kinnitada ühe galaktika vanust, ”jätkas ta. "Kuna kõik galaktikad leiti sama väljalangemistehnika abil, on nad tõenäoliselt sama vanusega."
Ouchi meeskond suutis nii suure uuringu läbi viia, kuna nad kasutasid 8,3-meetrise Subaru teleskoobi lainurkkaamera jaoks eritellimusel valmistatud ülipunast filtrit ja muid punase tundlikkusega ainulaadseid tehnoloogilisi edusamme. Nad tegid oma vaatlusi ajavahemikul 2006–2009 Subaru sügava välja ja Great Observatories Origins Deep Survey Põhja väljal. Seejärel võrdlesid nad oma tähelepanekuid teiste uuringute käigus kogutud andmetega.
Astronoomid on mõelnud, kas universum tegi aja jooksul koheselt või järk-järgult reioniseerimise, kuid mis veelgi olulisem - nad on püüdnud isoleerida, millal universum reioniseerima hakkas. Tähtede moodustumise kiiruse arvutamisel on oluline galaktikate tiheduse ja heleduse mõõtmine, mis räägivad palju sellest, mis siis juhtus. Astronoomid vaatlesid tähtede moodustumise kiirust ja vesiniku ioniseerumise kiirust.
Kasutades oma ja teiste uuringute andmeid, leidsid nad, et tähtede moodustumise määr oli dramaatiliselt madalam 800 miljonist aastast umbes miljardi aastani pärast Suurt Pauku, seejärel. Seetõttu arvutasid nad, et selle madala tähe moodustumise kiiruse tõttu oleks ionisatsiooni kiirus sellel varasel ajal väga aeglane.
„Me olime tõesti üllatunud, et ionisatsiooni kiirus näib nii madal, mis oleks vastuolus NASA WMAP-i satelliidi väitega. Selles jõuti järeldusele, et reioniseerimine algas hiljemalt 600 miljonit aastat pärast Suurt Pauku, ”meenutas Ouchi. „Arvame, et seda mõistatust võib seletada tõhusamate ioniseerivate footonite tootmistõvega varajastes galaktikates. Massiivsete tähtede moodustumine võis olla palju jõulisem kui tänapäeva galaktikates. Vähem massiivsed tähed toodavad rohkem ioniseerivat footonit kui paljud väiksemad tähed, ”selgitas ta.
Uurimistöö avaldatakse ajakirja Astrophysical detsembrinumbris.
Allikas: EurekAlert
