„Cea mai îndepărtată galaxie încă văzută!” Nu am mai auzit asta înainte? (Vedeți aici și aici, de exemplu.) Deși este adevărat că astronomii continuă să împingă mai departe în timp cu instrumente mai bune, există provocări fundamentale atât în observarea, cât și în măsurarea distanțelor până la primele galaxii din cosmos.
Acesta este motivul pentru care această nouă observație a unei galaxii care s-a format la aproximativ 700 de milioane de ani după Big Bang este semnificativă. În timp ce s-au identificat scoruri de galaxii care s-au format în acea epocă, astronomii au măsurat doar distanțe exacte pentru cinci dintre ele. Această galaxie marchează a șasea și este cea mai îndepărtată din grămadă. Poate chiar mai important decât măsurarea distanței, cercetătorii au stabilit că această galaxie a dat naștere unor stele noi, de peste 100 de ori față de rata pe care o face astăzi Calea Lactee. Acest lucru indică faptul că galaxiile timpurii ar fi putut fi mai agresive cu formarea stelelor decât se credea anterior.
O nouă lucrare publicată în Natură (avertisment pe placă de plată) descrie măsurarea redshift-ului unei galaxii identificate în Studiul de legătură extragalactică profundă în infraroșu de la Adunarea Cosmică (CANDELS), care utilizează spectrograful infraroșu de pe telescopul Keck din Hawaii. Din cauza acestei distanțe vaste, Telescopul spațial Hubble nu vede galaxia în benzile sale optice, dar este o sursă strălucitoare în infraroșu, atât pentru Hubble, cât și pentru Telescopul spațial Spitzer. Redshift, dacă vă amintiți, este o măsură a cât de repede pare o galaxie care se îndepărtează de noi pe măsură ce Universul se extinde; cu cât este mai mare redshift-ul, cu atât este mai departe acea galaxie - și, prin urmare, cu atât mai mult timp în urmă, ea a emis lumina pe care o vedem. Pe măsură ce Universul crește, întinde proporțional lungimea de undă a luminii. În acest fel, lumina vizibilă sau chiar emisia ultravioletă comună în stele este redshifted în porțiunea infraroșu a spectrului.
În acest caz, astronomii au măsurat redshift-ul galaxiei z8_GND_5296 (există un nume memorabil pentru tine) la 7,51, ceea ce se traduce la aproximativ 13 miliarde de ani lumină. Aceștia au determinat acest număr prin măsurarea emisiilor de Lyman alfa (Ly α) din gazul de hidrogen, care este atât de comun, cât și de greu de măsurat la distanțe atât de mari. Lumina Ly α provenită din hidrogenul gazelor noastre este de aproximativ 122 nanometri, ferm în porțiunea ultravioletă a spectrului, dar emisia corespunzătoare de la z8_GND_5296 este de aproximativ 1034 nanometri, care este în infraroșu. (Pentru a obține redshift-ul, împarte numărul mai mare la cel mai mic și scade 1. Din păcate, relația dintre redshift și distanță nu este nicăieri la fel de simplă.)
Cu toate acestea, nu orice galaxie la distanțe comparabile are emisii Ly α măsurabile: ceva pare să împiedice o mare parte din această lumină să ajungă la noi. Ideea conducătoare este gazul neutru intergalactic care împrăștie lumina, dar există prea puține galaxii observate pentru a confirma această ipoteză. Ca urmare, deși există zeci de galaxii cu redshift-uri mai mari de 7 (determinate nu de spectru, dar de culoarea aparentă a galaxiei), redshift-urile nu pot fi verificate dublu pentru majoritatea. Această lucrare raportează 43 de galaxii timpurii, dar doar unul din acel eșantion a avut emisiuni măsurabile de Ly α.
Mai interesant, galaxia z8_GND_5296 este relativ bogată în „metale”: elemente mai grele decât heliul. Deoarece aceste elemente sunt produse mai degrabă de stele decât Big Bang, asta indică un ciclu foarte rapid de naștere și moarte a stelelor chiar și în momentul în care această galaxie a emis lumina pe care o observăm.
Pentru a susține această afirmație, autorii acestui studiu au descoperit că z8_GND_5296 și o galaxie similară desemnată GN 108036 au rate de formare stele extrem de ridicate, transformând echivalentul a 330 de soluri în valoare de masă în stele noi. Aceasta este de peste 100 de ori rata de formare a stelelor din Calea Lactee și comparabilă cu unele dintre cele mai extreme galaxii care formează stele. Aceste galaxii au fost crezute anterior ca fiind rare, așa că este posibil ca astronomii să fie nevoiți să-și revizuiască estimările cu privire la cât de rapid s-au făcut stele noi în galaxiile timpurii.
Indiferent de ce, va fi interesant să vedem cum sunt alte galaxii timpurii pe măsură ce observațiile noastre se îmbunătățesc. Fără asta, nu vom ști dacă z8_GND_5296 este o raritate în formarea sa de stele extreme sau nu vom înțelege de ce este relativ luminos în emisiile Ly α, în timp ce frații săi nu sunt. Și poate vom găsi diviziunea în timp între epocă, fără galaxii și primele galaxii formate.
