Objav jednej z najmladších galaxií raného vesmíru
Kozmické teleskopy Hubble a Spitzer space telescope objavili pomocou prírodnej „kozmickej šošovky“ pravdepodobne najmladšiu a najjasnejšiu galaxiu, ktorá ako keby bola pozorovaná v strednom kozmickom veku, v tzv. „období temna“.Jedná sa o obdobie asi 700 miliónov po vzniku vesmíru.
Detailné snímky, ktoré vytvoril prístroj na HST s názvom Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer (NICMOS) ukazujú dospievajúcu galaxiu s názvom A1689-zD1. Táto galaxia vstupuje do fázy ohnivého zrodu hviezd behom období temna, teda časovej periódy, ktorá nastala krátko po Veľkom tresku, ale ešte pred tým, ako prvé hviezdy začali ohrievať dovtedy chladný a temný vesmír.
Ďalší silný dôkaz o tom, že sa jedná o mladé hviezdy v rámci vznikajúcej galaxie v temnom veku, poskytujú snímky z Infrared Array Camera na Spitzer Space Telescope.
„Rozhodne sme boli prekvapení, keď sme objavili tak jasnú mladú galaxiu, nachádzajúcu sa v minulosti 12.8 miliardy rokov,“ povedal astronóm Garth Illingworth z University of California, Santa Cruz, a tiež člen výskumného tímu. „Je to najdetailnejší pohľad späť v čase k takému dátumu.“
„Snímky z Kozmického teleskopu dávajú pohľad na štruktúru galaxie. Taký pohľad by sme nezískali pomocou žiadneho iného teleskopu,“ dodáva astronóm Rychard Bouwens z University of California, Santa Cruz, jeden zo spoluobjaviteľov galaxie.
Nové snímky poskytujú pohľady do obdobia zrodu a vývoja jasných galaxií a tiež poskytujú informácie o typoch objektov, ktoré mohli prispieť ku koncu obdobia temna. Vzdialená galaxia je tiež ideálnym cieľom pre nástupcu HST, James Webb Space Telescope (JWST), ktorý má byť vypustený v r. 2013.
Toto je tiež prípad, kedy behom svojej doby životnosti HST nahliadol najviac späť v čase. Postupne pozoroval vývojovo stále mladšie galaxie. Tieto pohľady vedcom umožnia urobiť si predstavu o galaxiách od obdobia ich mladosti až do dospelosti. Nové snímky objektu A1689-zD1 z HST a Spitzer teleskopu ukazujú pohľad, aký by sme uvideli v čase galaktického detstva.
Podľa súčasných teórií sa uvažuje, že temný vek začal asi 400000 rokov po Veľkom tresku. Expandujúca vesmírna hmota chladla a tvorila sa chladné vodíkové mraky. Tieto mraky ako hustá hmla prestúpili celý vesmír.
V určitom bode tohto obdobia začali vznikať hviezdy a galaxie. Spoločným žiarením znovu ohriali kozmickou hmlu, teda vodíkové mraky, a to bol koniec obdobia temna. Stalo sa tak asi miliardu rokov po Veľkom tresku.
„Vedci predpokladajú, že toto je jedna z mnoha z galaxií, ktoré pomohli ukončiť obdobie temna,“ vraví astronóm Larry Bradley z Johns Hopkins University, Baltimore, Md., vedúci štúdie. „Astronómovia si sú celkom istí, že vysoko energetické objekty ako napr. kvazary nemohli k ukončeniu obdobia temna poskytnúť dostatok energie. Viacmenej mnoho mladých hviezd – zárodkov galaxií mohlo priniesť dostatok energie k ukončeniu tohto obdobia.“
Galaxia je tak ďaleko, že na snímkoch z prístroja na HST Advanced Camera for Surveys nie je zachytená. Vlnová dĺžka svetla, ktoré od nej prichádza, je vďaka expanzii vesmíru pretiahnutá až do neviditeľnej infračervenej oblasti. Prístroje na HST, NICMOS a teleskopu Spitzer mohli tak vzdialenú galaxiu zachytiť len vďaka triku, ktorý obstaráva prírodný jav s názvom gravitačná šošovka.
Astronómovia využili to, že relatívne blízka a hmotná kopa galaxií s označením Abell 1689 (nachádzajúca sa vo vzdialenosti asi 2.2 miliardy sv. rokov) leží presne na priamke medzi nami a vzdialenou galaxiou a svetlo ďalekej galaxie tak zosilňuje. Využívame takýto prírodný ďalekohľad.
Aj keď difúzne svetlo vzdialeného objektu je takmer nemožné pozorovať, efekt gravitačnej šošovky jeho jasnosť asi desaťkrát zosilnil a objekt sa tak stal dostatočne jasným pre HST aj Spitzer teleskopy. Jasnými známkami gravitačnej šošovky sú rozmazané obrazy galaxií nachádzajúcich sa za kopou Abell 1689, ktoré sú vykreslené do oblúkov. Takto obraz deformuje efekt gravitačnej šošovky tvorenou kopou galaxií.
Snímky zachytávajú jasné a husté zhluky stoviek miliónov hmotných hviezd, ležiacich v kompaktnej oblasti s rozlohou asi 2000 sv. rokov. Je to len zlomok veľkosti našej Galaxie. Tento typ galaxie nie je pre raný vesmír ničím vzácnym, dodává Bradley a Illingworth.
Snímky zo Spitzeru ukazujú, že hmota galaxie je typická pre galaxie v ranom vesmíre. Jej hmota zodpovedá niekoľko miliardám hviezd podobných nášmu Slnku či nejakému menšiemu zlomku hmoty našej Galaxie. „Tieto pozorovania potvrdzujú predchádzajúce štúdie HST ohledom toho, že hviezdy sa rodia vo veľmi malých oblastiach v porovnaní s obrovskou rozlohou konečnej galaxie,“ dodává Illingworth.
Je možné, že pokiaľ by sme zvýšili zväčšenie gravitačnej šošovky, mohlo by ostré „oko“ Kozmického teleskopu zbadať aj jasné uzly od najťažších hviezd v galaxii. Súčasný kozmický teleskop nemôže pozorovať slabé, nízko hmotné, osamotené či nejakým materiálom obklopené oblasti zrodu hviezd. K pozorovaniu takéhoto druhu vedci využijú infračervené schopnosti chystaného JWST. Toto plánované kozmické observatórium bude mať zrkadlo asi so sedemkrát väčšou plochou ako primárne zrkadlo HST a bude schopné zbierať viac svetla od slabších galaxií. JWST bude tiež schopné pozorovať aj vzdialenejšie galaxie, ktorých svetlo bolo pretiahnuté hlboko do infračervenej oblasti spektra a ktoré sú teraz mimo dosahu prístroja NICMOS.
"Táto galaxia bude určite jedným z prvých objektov, ktoré bude JWST pozorovať,“ povedal člen tímu Holland Ford z Johns Hopkins University. "Táto galaxia je tak jasná, že JWST bude schopný pozorovať jej detailnú štruktúru. Tento objekt je pionierskym pre JWST aj pre dešifrovanie toho, čo sa deje v mladých galaxiách.“
Astronómovia poznamenávajú, že vzdialená galaxie bude tiež ideálnym cieľom pra prístroj Atacama Large Millimeter Array (ALMA), ktorý má byť dokončený v roku 2012. Bude sa jednať o najvýkonnejší rádioteleskop na svete. „ALMA a JWST pracujúce spoločne budú ideálnou kombináciou ku skutočnému pochopeniu tejto galaxie,“ povedal Illingworth a zdôraznil, že „snímky z JWST a meranie pohybu plynu z prístroje ALMA poskytnú revolučný pohľad na veľmi mladé galaxie.“
Astronómovia urobia ešte následné pozorovania spoločne s infračervenou spektroskopiou. To bude potrebné k potvrdeniu vzdialenosti galaxie. Tieto pozorovania uskutoční Keck telescop umiestený na vrchole Mauna Kea na Hawaii. Výsledky budú publikované v časopise Astrophysical Journal.
Náhľad fotografií zo zložky Vesmír