Credit imagine: ESO
Folosind instrumentul ISAAC cu infraroșu aproape pe telescopul foarte mare al ESO și efectul de mărire a unei lentile gravitaționale, o echipă de astronomi francezi și elvețieni [2] a găsit mai multe galaxii slabe despre care se crede că sunt cele mai îndepărtate cunoscute.
Studiile spectroscopice ulterioare ale unuia dintre acești candidați au oferit un caz important pentru ceea ce este acum noul deținător de înregistrări - și de departe - al celei mai îndepărtate galaxii cunoscute în Univers.
Numită Abell 1835 IR1916, galaxia recent descoperită are un redshift de 10 [3] și este situată la aproximativ 13,230 de milioane de ani lumină. Prin urmare, se vede într-o perioadă în care Universul avea doar 470 de milioane de ani, adică aproape 3% din vârsta sa actuală.
Această galaxie primordială pare a fi de zece mii de ori mai puțin masivă decât Galaxia noastră, Calea Lactee. S-ar putea să se numere printre primele clase de obiecte care au pus capăt evului negru al Universului.
Această descoperire remarcabilă ilustrează potențialul unor telescoape mari bazate pe sol în domeniul aproape infraroșu pentru explorarea Universului foarte timpuriu.
Săpând în trecut
La fel ca paleontologii care sapă din ce în ce mai adânc pentru a găsi cele mai vechi resturi, astronomii încearcă să privească mai departe și mai departe pentru a cerceta universul foarte tânăr. Căutarea finală? Găsirea primelor stele și galaxii care s-au format imediat după Big Bang.
Mai precis, astronomii încearcă să exploreze ultimele „teritorii necunoscute”, granița dintre „Evul Întunecat” și „Renașterea Cosmică”.
Mai degrabă la scurt timp după Big Bang, despre care se crede că a avut loc acum aproximativ 13.700 de milioane de ani, Universul s-a cufundat în întuneric. Radiația relicvă din bola de foc primordială a fost întinsă de expansiunea cosmică spre lungimi de undă mai lungi și nu s-au mai format nici stele, nici cvasari, care ar putea lumina spațiul vast. Universul era un loc rece și opac. Prin urmare, această epocă sombră este denumită „Evul Întunecat” în mod rezonabil.
Câteva sute de milioane de ani mai târziu, prima generație de stele și, mai târziu, primele galaxii și quasari, au produs radiații ultraviolete intense, ridicând treptat ceața deasupra Universului.
Acesta a fost sfârșitul Evului Întunecat și, cu un termen preluat din nou din istoria umană, este uneori denumit „Renașterea cosmică”.
Astronomii încearcă să precizeze când și cum - exact sfârșitul Evului Întunecat. Acest lucru necesită căutarea celor mai îndepărtate obiecte, o provocare pe care numai cele mai mari telescoape, combinată cu o strategie de observare foarte atentă, o pot prelua.
Folosind un telescop gravitațional
Odată cu apariția telescoapelor din clasa 8-10 metri s-au obținut progrese spectaculoase în ultimul deceniu. Într-adevăr, de atunci, a devenit posibil să observăm cu câteva detalii câteva mii de galaxii și să se înlăture la distanțe de aproape 12 miliarde de ani-lumină (adică până la un redshift de 3 [3]). Cu alte cuvinte, astronomi sunt capabili să studieze galaxii individuale, formarea lor, evoluția și alte proprietăți de peste 85% din istoria trecută a Universului.
Totuși, în trecut, observațiile despre galaxii și cvasari devin rare. În prezent, doar o mână de galaxii foarte slabe sunt văzute la aproximativ 1.200 până la 750 de milioane de ani după Big Bang (redshift 5-7). Dincolo de asta, slăbiciunea acestor surse și faptul că lumina lor este mutată de la optică la infraroșu aproape a limitat până acum sever studiile.
O descoperire importantă în această căutare a celei mai timpurii galaxii a fost acum realizată de o echipă de astronomi francezi și elvețieni [2] folosind foarte mare telescopul ESO (VLT) al ESO, echipat cu instrumentul ISAAC, aproape de infraroșu. Pentru a realiza acest lucru, au trebuit să combine efectul de amplificare a luminii unui grup de galaxii - un telescop gravitațional - cu puterea de adunare a luminii VLT și condițiile excelente ale cerului predominante la Paranal.
Căutând galaxii îndepărtate
Vânătoarea unor astfel de obiecte slabe și evazive necesită o abordare particulară.
În primul rând, imagini foarte profunde ale unui grup de galaxii numit Abell 1835 au fost realizate cu ajutorul instrumentului ISAAC cu infraroșu aproape de pe VLT. Astfel de grupuri masive relativ apropiate sunt capabile să îndoaie și să amplifice lumina surselor de fundal - un fenomen numit Lensing gravitațional și prevăzut de teoria relativității generale a lui Einstein.
Această amplificare naturală permite astronomilor să privească la galaxii, care altfel ar fi prea slabe pentru a fi văzute. În cazul galaxiei recent descoperite, lumina este amplificată de aproximativ 25 până la 100 de ori! În combinație cu puterea VLT, prin aceasta a fost posibilă imaginea și chiar preluarea unui spectru al acestei galaxii. Într-adevăr, amplificarea naturală mărește efectiv diafragma VLT de la 8,2 m la 40-80 m.
Imaginile profunde aproape de IR, luate la diferite lungimi de undă, au permis astronomilor să caracterizeze proprietățile câtorva mii de galaxii din imagine și să selecteze o mână de ele ca galaxii potențial foarte îndepărtate. Folosind imagini obținute anterior la Telescopul Canada-Franța-Hawaii (CFHT) de la Mauna Kea și imagini de la Telescopul Spațial Hubble, s-a verificat că aceste galaxii nu sunt într-adevăr văzute în optică. În acest fel, s-au recunoscut șase galaxii de tip redshift înalt, a căror lumină ar fi putut fi emisă când Universul avea mai puțin de 700 de milioane de ani.
Pentru a confirma și obține o determinare mai precisă a distanței uneia dintre aceste galaxii, astronomii au obținut Timpul discreționar al directorului de a folosi din nou ISAAC pe VLT, dar de data aceasta în modul spectroscopic. După câteva luni de analiză atentă a datelor, astronomii sunt convinși că au detectat o caracteristică spectrală slabă, dar clară în domeniul infraroșii aproape. Astronomii au arătat un caz puternic că această caracteristică este, cu siguranță, linia de emisie Lyman-alfa tipică acestor obiecte. Această linie, care apare în laborator la o lungime de undă de 0,1216 p, adică în ultraviolete, a fost întinsă până la infraroșu aproape la 1,34 m, ceea ce face ca Abell 1835 IR1916 să fie prima galaxie cunoscută cu un redshift la fel de mare. 10.
Cea mai îndepărtată galaxie cunoscută până în prezent
Acesta este cel mai puternic caz pentru un redshift care depășește înregistrarea curentă confirmată spectroscopic la z = 6.6 și primul caz al redshift-ului cu două cifre. Amplificând vârsta Universului până la viața unei persoane (80 de ani, să zicem), înregistrarea anterioară confirmată a arătat un copil de patru ani. Cu observațiile din prezent, avem o imagine a copilului când avea doi ani și jumătate.
Din imaginile acestei galaxii obținute în diferitele benzi de undă, astronomii deduc că aceasta trece printr-o perioadă de formare stelară intensă. Dar cantitatea de stele formată este estimată a fi „doar” de 10 milioane de ori mai mare decât soarele, de aproximativ zece mii de ori mai mică decât masa Galaxiei noastre, Calea Lactee.
Cu alte cuvinte, ceea ce văd astronomii este primul bloc de construcții al galaxiilor mari din zilele noastre. Această constatare este de acord cu înțelegerea noastră actuală a procesului de formare a galaxiilor care corespunde unei acumulări succesive de mari galaxii văzute astăzi prin numeroase fuziuni de „blocuri de construcții”, galaxii mai mici și mai tinere formate în trecut.
Este posibil ca aceste blocuri de construcție să fi furnizat primele surse de lumină care au ridicat ceața deasupra Universului și au pus capăt Evului Mediu.
Pentru Roser Pell?, De la Observatoire Midi-Pyr? N (es) și co-lider al echipei, „aceste observații arată că în condiții de cer excelente precum cele de la Observatorul Paranal al ESO și folosind lentile gravitaționale puternice, observații directe galaxiile îndepărtate, aproape de Evul Întunecat, sunt realizabile cu cele mai bune telescoape la sol. "
Celălalt co-lider al echipei, Daniel Schaerer de la Observatorul de la Geneva și Universitatea (Elveția), este încântat: „Această descoperire deschide calea către viitoarele explorări ale primelor stele și galaxii din Universul timpuriu.”
Mai multe informatii
Informațiile prezentate în acest comunicat de presă se bazează pe un articol de cercetare din revista de cercetare europeană „Astronomy & Astrophysics” (A&A, volum 416, pagina L35; „Observații ISAAC / VLT ale unei galaxii cu lentile la z = 10.0” de Roser Pell? , Daniel Schaerer, Johan Richard, Jean-Fran? Ois Le Borgne și Jean-Paul Kneib). Este disponibil pe web pe site-ul web EDP.
Explicații și imagini suplimentare sunt disponibile pe pagina web a autorilor, la http://obswww.unige.ch/sfr și http://webast.ast.obs-mip.fr/galaxies/
Sursa originală: Comunicat de știri ESO
