Meie universumi kujunemise õppimiseks on teadlased sondeerinud väga sügavale kosmosesse (ja seega ka väga kaugesse aega). Lõppkokkuvõttes on nende eesmärk kindlaks teha, millal moodustusid meie universumis esimesed galaktikad ja millist mõju nad avaldasid kosmilisele evolutsioonile. Viimased jõupingutused nende varaseimate koosseisude leidmiseks on sondinud Maast kuni 13 miljardi valgusaasta kaugusele - s.o umbes 1 miljard aastat pärast Suurt Pauku.
Selle põhjal saavad teadlased nüüd uurida, kuidas varajased galaktikad mõjutasid nende ümber olevat ainet - eriti neutraalsete aatomite reioniseerimist. Kahjuks on enamik varasemaid galaktikaid väga nõrgad, mis raskendab nende interjööride uurimist. Kuid tänu rahvusvahelise astronoomide meeskonna hiljutisele uuringule leiti helendav massiivne galaktika, mis võiks anda selge ülevaate sellest, kuidas galaktikad viisid reioniseerumiseni.
Nende tulemusi üksikasjalikult kirjeldav uuring pealkirjaga „Massiivse tolmust tähte moodustava galaktika ISM-i omadused avastati aadressil z ~ 7 “, avaldati hiljuti Astrofüüsika ajakirjade kirjad.Saksamaal Bonnis asuva Max Plancki raadioastronoomia instituudi teadlaste juhitud töörühm tugines lõunapooluse teleskoobi (SPT) -SZ uuringu ja ALMA andmetele, et leida galaktikat, mis eksisteeris 13 miljardit aastat tagasi (vaid 800 miljonit aastat pärast suur pauk).
Kooskõlas Suure Paugu kosmoloogiamudeliga tähendab reioniseerimine protsessi, mis leidis aset pärast „pimedate ajastute“ perioodi. See leidis aset vahemikus 380 000 kuni 150 miljonit aastat pärast Suurt Pauku, kus enamik Universumi footonitest interakteerus elektronide ja prootonitega. Selle tulemusena on selle perioodi kiirgus meie praeguste instrumentide abil tuvastamatu - sellest ka nimi.
Vahetult enne seda perioodi toimus rekombinatsioon, kus hakkasid moodustuma vesiniku ja heeliumi aatomid. Algselt ioniseeritud (ilma nende tuumade külge seotud elektronideta) hõivasid need molekulid Universumi jahtumisel järk-järgult ioone, muutudes neutraalseks. Sellele järgnenud perioodil - s.t vahemikus 150 miljonit kuni 1 miljard aastat pärast suurt pauku - hakkas moodustuma universumi laiaulatuslik struktuur.
Sellele oli omane reioniseerimisprotsess, kus moodustusid esimesed tähed ja kvaasarid ning nende kiirgus reioniseeris ümbritsevat Universumit. Seetõttu on selge, miks astronoomid tahavad seda Universumi ajastut proovida. Vaadeldes esimesi tähti ja galaktikaid ning seda, millist mõju nad avaldasid kosmosele, saavad astronoomid selgema pildi sellest, kuidas see varajane periood viis universumi, nagu me seda täna teame.
Uurimisrühma õnneks sisaldavad selle perioodi massilised tähekujulised galaktikad teadaolevalt palju tolmu. Kuigi need galaktikad on optilises sagedusalas väga nõrgad, eraldavad nad submillimeetri lainepikkustel tugevat kiirgust, mis muudab nad tänapäeva täiustatud teleskoopide abil tuvastatavaks - sealhulgas lõunapooluse teleskoop (SPT), Atacama Pathfinder Experiment (APEX) ja Atacama suurte millimeetrite massiiv (ALMA). ).
Strandet ja Weiss tuginesid oma uuringu huvides SPT andmetele varajase universumi tolmuste galaktikate seeria tuvastamiseks. Nagu rääkisid Maria Strandet ja Axel Weiss Max Plancki raadioastronoomia instituudist (vastavalt uuringu juhtiv autor ja kaasautorid) kosmoseajakirjale e-posti teel:
„Oleme kasutanud umbes 1 mm lainepikkust valgust, mida saab jälgida mm teleskoopide abil nagu SPT, APEX või ALMA. Sellel lainepikkusel tekivad footonid tolmu soojuskiirguse toimel. Selle pika lainepikkuse kasutamise ilu seisneb selles, et suure punase nihke vahemiku korral (tagasivaates) kompenseeritakse suureneva vahemaa tõttu galaktikate tuhmumine punase nihkega - seega on vaadeldav intensiivsus punasest nihest sõltumatu. Selle põhjuseks on asjaolu, et kõrgema punanihkega galaktikate puhul vaadeldakse sisemiselt lühemaid lainepikkusi ((1 + z)), kus radiatsioon on tugevam termilise spektri, näiteks tolmspektri jaoks. ”
Sellele järgnesid andmed ALMA-st, mida meeskond kasutas galaktikate kauguse määramiseks, vaadates süsinikmonooksiidi molekulide punaselt nihutatud lainepikkust nende tähtedevahelistes keskkondades (ISM). Kõigist kogutud andmetest suutsid nad piirata nende galaktikate - SPT0311-58 - omadusi, jälgides selle spektraaljooni. Seejuures tegid nad kindlaks, et see galaktika eksisteeris kõigest 760 miljonit aastat pärast Suurt Pauku.
"Kuna signaali tugevus 1 mm juures ei sõltu punasest nihest (tagasivaate aeg), pole meil a priori aimugi, kui objekt on suhteliselt lähedal (kosmoloogilises mõttes) või reioniseerimise ajastul," ütlesid nad. „Sellepärast viisime läbi ulatusliku uuringu, et teha punanihked kindlaks molekulaarsete joonte emissiooni kaudu ALMA abil. SPT0311-58 osutub selle uuringu käigus avastatud kõrgeima punanihkega objektiks ja tegelikult seni kõige kaugemaks avastatud massiivseks tolmuseks tähte moodustavaks galaktikaks. "
Vaatluste põhjal leidsid nad ka, et SPT0311-58 mass on umbes 330 miljardit päikeseenergia massi, mis on umbes 66 korda rohkem kui Linnutee galaktika (millel on umbes 5 miljardit päikeseenergia massi). Samuti arvasid nad, et see moodustab uusi tähti mitu tuhat aastas, mis võib juhtuda naabergalaktikate puhul, mis on sellele perioodile dateeritud.
See haruldane ja kauge objekt on üks paremaid kandidaate, et uurida, kuidas varajane universum välja nägi ja kuidas see pärast seda on arenenud. See omakorda võimaldab astronoomidel ja kosmoloogidel katsetada Suure Paugu teooria teoreetilist alust. Nagu Strandet ja Weiss rääkisid kosmoseajakirjale oma avastusest:
Need objektid on olulised, et mõista galaktikate evolutsiooni tervikuna, kuna selles allikas juba praegu, alles 760 miljonit aastat pärast Suurt pauku tekkivad suured tolmukogused tähendavad, et tegemist on äärmiselt massiivse objektiga. Ainuüksi asjaolu, et sellised massiivsed galaktikad eksisteerisid juba siis, kui Universum oli veel nii noor, seab meie arusaama galaktikate massist suurenemisest tugevalt. Lisaks peab tolm moodustuma väga lühikese aja jooksul, mis annab täiendavat teavet tolmu tekke kohta esimesest tähepopulatsioonist. "
Võimalus vaadata kosmosest sügavamale ja ajas kaugemale on viinud paljude hiliste avastuste üllatavate avastusteni. Ja need on omakorda vaidlustanud mõned meie oletused universumis toimunu kohta ja selle kohta, millal. Ja lõpuks aitavad nad teadlastel luua kosmilise evolutsiooni üksikasjalikum ja põhjalikum ülevaade. Mõni päev varsti võime ehk isegi proovida universumi varasemaid hetki ja vaadata, kuidas looming toimib!
