Vaizdo kreditas: ESO
Nors visata šiuo metu yra smėlio spalvos, ji, anot Europos pietų observatorijos, buvo labiau mėlynos spalvos. Astronomai nustatė atstumą ir spalvą iki 300 galaktikų, esančių Hablo giluminio dangaus tyrime, kuris giliai pažvelgė į dangaus regioną pietiniame Tuscanos žvaigždyne.
Tarptautinė astronomų komanda [1] nustatė Visatos spalvą, kai ji buvo labai jauna. Nors Visata dabar yra smėlio spalvos, tolimoje praeityje, tuo metu, kai ji buvo tik 2500 milijonų metų, ji buvo daug mėlynesnė.
Tai yra išsamios ir nuodugnios daugiau kaip 300 galaktikų, matytų mažame pietiniame dangaus rajone, vadinamajame Hablo giluminiame lauke, pietų, rezultatas. Pagrindinis šio patobulinto tyrimo tikslas buvo suprasti, kaip buvo surinktas Visatos žvaigždžių turinys ir kas laikui bėgant pasikeitė.
Olandijos astronomas Marijnas Franxas, komandos narys iš Leideno observatorijos (Nyderlandai), paaiškina: „Ankstyvosios Visatos mėlyną spalvą lemia daugiausia mėlyna šviesa, kurią galaktikose skleidžia jaunos žvaigždės. Raudonesnę kosmoso žurnalo spalvą lemia palyginti didesnis vyresnių, raudonesnių žvaigždžių skaičius. “
Komandos vadovas Gregoris Rudnickas iš Makso Planko instituto astrofizikos (Garchingas, Vokietija) priduria: „Kadangi praeityje bendras šviesos kiekis Visatoje buvo maždaug toks pat kaip šiandien, o jauna mėlyna žvaigždė skleidžia daug daugiau šviesos nei sena raudona žvaigždė, jaunoje Visatoje turėjo būti žymiai mažiau žvaigždžių, nei yra dabar. Mūsų nauji atradimai rodo, kad dauguma žvaigždžių Visatoje buvo suformuotos palyginti vėlai, ne taip seniai prieš mūsų Saulės gimimą, tuo metu, kai Visatai buvo maždaug 7000 milijonų metų. “
Šie nauji rezultatai pagrįsti unikaliais duomenimis, surinktais daugiau nei per 100 stebėjimo valandų naudojant ISAAC daugiarežimą instrumentą ESO labai dideliame teleskope (VLT), kaip didelio tyrimo projekto - silpnos infraraudonosios spinduliuotės ekstragalaktinio tyrimo (FIRES) - dalį. Atstumas iki galaktikų buvo įvertintas pagal jų ryškumą skirtingose optinėse beveik infraraudonųjų spindulių bangų ilgio juostose.
Stebint ankstyvąją Visatą
Dabar gerai žinoma, kad Saulė susiformavo prieš maždaug 4,5 milijardo metų. Bet kada susiformavo dauguma kitų žvaigždžių mūsų namų „Galaxy“? O kaip žvaigždės kitose galaktikose? Tai yra keli pagrindiniai klausimai šių dienų astronomijoje, tačiau į juos galima atsakyti tik stebint didžiausiais pasaulyje teleskopais.
Vienas iš būdų išspręsti šias problemas yra stebėti labai jauną Visatą tiesiogiai - žiūrint atgal į laiką. Tam astronomai pasinaudoja tuo, kad labai tolimų galaktikų skleidžiama šviesa keliauja ilgai, kol nepasiekia mus. Taigi astronomai, žvelgdami į tokius nutolusius objektus, mato juos tokius, kokie jie pasirodė seniai.
Tačiau šios atokios galaktikos yra labai silpnos, todėl šie stebėjimai yra techniškai sunkūs. Kita komplikacija yra ta, kad dėl Visatos išsiplėtimo, šviesa iš tų galaktikų pasislenka ilgesnių bangų ilgių link [2], iš optinių bangų ilgių diapazono ir į infraraudonąją sritį.
Todėl astronomai, norėdami šiek tiek ištirti tas ankstyvas galaktikas, turi naudoti didžiausius antžeminius teleskopus, kaupdami silpną šviesą labai ilgos ekspozicijos metu. Be to, jie turi naudoti infraraudoniesiems spinduliams jautrius detektorius.
Teleskopai kaip milžiniškos akys
„Hablo giluminis laukas į pietus (HDF-S)“ yra labai maža dangaus dalis pietiniame Tucanae žvaigždyne („Toucan“). Jis buvo pasirinktas atlikti labai išsamius Hablo kosminio teleskopo (HST) ir kitų galingų teleskopų tyrimus. HST gauti šio lauko optiniai vaizdai rodo bendrą 140 valandų ekspozicijos laiką. Daugelis antžeminių teleskopų taip pat yra gavę objektų, esančių šioje dangaus srityje, atvaizdus ir spektrus, ypač ESO teleskopai Čilėje.
Atliekant išsamų tyrimą (silpna infraraudonųjų spindulių ekstragalaktinė apklausa; Ugniai, žr. ESO PR 23/02), stebėtas dangaus plotas, kurio plotas 2,5 x 2,5 arcmin2 HDF-S kryptimi. Jis yra šiek tiek didesnis nei HST WFPC2 kameros uždengtas laukas, tačiau vis tiek 100 kartų mažesnis už pilnaties užimtą plotą.
Kai šis laukas buvo matomas iš ESO Paranalinės observatorijos ir atmosferos sąlygos buvo optimalios, ESO astronomai šia kryptimi nukreipė 8,2 m ilgio VLT ANTU teleskopą, darydami artimuosius infraraudonųjų spindulių vaizdus su daugiarežimiu instrumentu ISAAC. Iš viso laukas buvo stebimas daugiau nei 100 valandų, o gaunami vaizdai (žr. ESO PR 23/02) yra giliausias antžeminis vaizdas iš artimųjų infraraudonųjų spindulių Js ir H juostų. Ks juostos vaizdas yra giliausias kada nors gautas iš bet kokio dangaus lauko šioje spektrinėje juostoje, nesvarbu, ar tai būtų žeme, ar iš kosmoso.
Šie unikalūs duomenys suteikia išskirtinį vaizdą ir dabar leido beprecedentiams galaktikų populiacijos tyrimams jaunoje Visatoje. Iš tikrųjų, dėl išskirtinių „Paranal“ matymo sąlygų, su VLT gauti duomenys turi puikų vaizdo ryškumą („matymas“ yra 0,48 lanko sekos) ir gali būti derinami su HST optiniais duomenimis, beveik neprarandant kokybės.
Melsvesnė spalva
Astronomai sugebėjo vienareikšmiškai aptikti apie 300 galaktikų ant šių vaizdų. Kiekvienam iš jų išmatuotas atstumas, nustatant raudonojo poslinkio reikšmę [2]. Tai buvo padaryta naujai patobulintu metodu, kuris grindžiamas kiekvieno objekto ryškumo palyginimu visose atskirose spektrinėse juostose su šalia esančių galaktikų rinkinio ryškumu.
Tokiu būdu lauke buvo rasta galaktikų, kurių raudonojo poslinkio aukštis yra z = 3,2, o tai atitinka atstumą maždaug 11 500 milijonų šviesmečių. Kitaip tariant, astronomai matė šių labai atokių galaktikų šviesą, kokia jie buvo, kai Visata buvo tik maždaug 2,2 milijardo metų amžiaus.
Tada astronomai nustatė kiekvienos galaktikos skleidžiamą šviesos kiekį taip, kad raudonojo poslinkio poveikis būtų „pašalintas“. Tai yra, jie išmatavo šviesos kiekį skirtinguose bangų ilgiuose (spalvose), kokį jį būtų užfiksavęs šalia tos galaktikos esantis stebėtojas. Tai, žinoma, reiškia tik žvaigždžių šviesą, kuri nėra labai užtemdyta dulkių.
Apibendrindami tam tikros kosminės epochos visų galaktikų skirtinguose bangos ilgiuose skleidžiamą šviesą, astronomai taip pat galėtų nustatyti vidutinę Visatos spalvą („kosminę spalvą“) toje epochoje. Be to, jie sugebėjo išmatuoti, kaip pasikeitė ta spalva, visatai senstant.
Jie daro išvadą, kad su laiku kosminė spalva tampa raudonesnė. Visų pirma, praeityje jis buvo daug mėlynesnis; dabar, būdama beveik 14 000 milijonų metų, Visata turi savotišką smėlio spalvos spalvą.
Kada susiformavo žvaigždės?
Kosminės spalvos pasikeitimas laikui bėgant gali būti įdomus, tačiau tai taip pat svarbus įrankis nustatant, kaip greitai žvaigždės buvo surenkamos Visatoje.
Iš tikrųjų, nors žvaigždžių susidarymas atskirose galaktikose gali turėti sudėtingą istoriją, kartais pagreitinančią į tikrus „žvaigždžių sprogimus“, nauji stebėjimai - dabar pagrįsti daugybe galaktikų - rodo, kad „vidutinė žvaigždžių susidarymo istorija“ Visatoje yra daug paprastesnis. Tai akivaizdu stebint sklandų kosminės spalvos pasikeitimą senstant Visatai.
Naudodami kosminę spalvą, astronomai taip pat sugebėjo nustatyti, kaip laikui bėgant kinta vidutinis palyginti neapžiūrėtų žvaigždžių amžius Visatoje. Kadangi praeityje Visata buvo daug mėlynesnė nei dabar, jie padarė išvadą, kad Visata dabar gamina ne tiek daug mėlynų (didelės masės, trumpaamžių) žvaigždžių, kiek ji buvo anksčiau, o raudona (mažos masės) , ilgaamžės) žvaigždės iš ankstesnių žvaigždžių formavimo kartų vis dar yra. Mėlynos, masyvios žvaigždės miršta greičiau nei raudonos, mažos masės žvaigždės, todėl senstant žvaigždžių grupei miršta mėlynos trumpalaikės žvaigždės ir vidutinė grupės spalva tampa raudonesnė. Taip padarė visa Visata.
Šis elgesys šiek tiek primena senėjimo tendenciją šiuolaikinėse Vakarų šalyse, kur gimsta mažiau kūdikių nei praeityje ir žmonės gyvena ilgiau nei praeityje, o bendras rezultatas - vidutinis gyventojų amžius didėja.
Astronomai nustatė, kiek žvaigždžių jau buvo susiformavusi, kai Visatai buvo tik apie 3000 milijonų metų. Jaunos žvaigždės (mėlynos spalvos) skleidžia daugiau šviesos nei vyresnės (raudonesnės) žvaigždės. Tačiau kadangi jaunojoje Visatoje buvo beveik tiek šviesos, kiek yra šiandien - nors galaktikos dabar yra daug raudonesnės, tai reiškia, kad ankstyvojoje Visatoje buvo mažiau žvaigždžių nei šiandien. Šis tyrimas rodo, kad tuo ankstyvu metu žvaigždžių buvo dešimt kartų mažiau nei dabar.
Galiausiai astronomai nustatė, kad maždaug pusė žvaigždžių stebėtose galaktikose buvo suformuotos po to laiko, kai Visata buvo maždaug perpus senesnė (7000 milijonų metų po Didžiojo sprogimo), kaip ji yra šiandien (14 000 milijonų metų).
Nors šis rezultatas buvo gautas atlikus labai mažo dangaus lauko tyrimą ir todėl negali būti visiškai reprezentuojantis Visatos visumą, įrodyta, kad šis rezultatas galioja kituose dangaus laukuose.
Originalus šaltinis: ESO žinių laida
