Siekdami sužinoti, kaip susiklostė mūsų visata, mokslininkai tyrinėjo labai giliai į kosmosą (taigi, labai atgal į laiką). Galų gale jų tikslas yra nustatyti, kada susiformavo pirmosios mūsų Visatos galaktikos ir kokį poveikį jos turėjo kosminei evoliucijai. Pastarojo meto pastangos nustatyti šias ankstyviausias formacijas buvo nutolusios iki 13 milijardų šviesmečių atstumu nuo Žemės - t.y. maždaug po 1 milijardo metų po Didžiojo sprogimo.
Remdamiesi tuo, mokslininkas dabar gali ištirti, kaip ankstyvosios galaktikos paveikė aplink esančias medžiagas - ypač neutraliųjų atomų reionizaciją. Deja, dauguma ankstyvųjų galaktikų yra labai silpnos, todėl sunku ištirti jų vidų. Bet neseniai atliktos tarptautinės astronomų komandos atliktos apklausos dėka buvo pastebėta labiau švytinti, masyvi galaktika, kuri galėtų aiškiai parodyti, kaip ankstyvosios galaktikos lėmė reionizaciją.
Tyrimas, kuriame išsamiai aprašomos jų išvados, pavadintas „Masyvios dulkėtą žvaigždę sudarančios galaktikos ISM savybės, aptiktos z ~ 7 “, neseniai buvo paskelbtas Astrofizinių žurnalų laiškai.Maxo Plancko radijo astronomijos instituto, esančio Bonoje, Vokietijoje, vadovaujama komanda, remdamasi Pietų poliaus teleskopo (SPT) -SZ tyrimo ir ALMA duomenimis, aptiko galaktiką, egzistavusią prieš 13 milijardų metų (praėjus vos 800 milijonų metų po Didysis sprogimas).
Remiantis Didžiojo sprogimo kosmologijos modeliu, reionizacija reiškia procesą, vykusį po laikotarpio, vadinamo „tamsiaisiais amžiais“. Tai įvyko nuo 380 000 iki 150 milijonų metų po Didžiojo sprogimo, kai dauguma Visatos fotonų sąveikavo su elektronais ir protonais. Todėl šio laikotarpio spinduliuotės neįmanoma aptikti dabartiniais mūsų instrumentais - vadinasi, ir pavadinimas.
Prieš pat šį laikotarpį įvyko „rekombinacija“, kurioje pradėjo formuotis vandenilio ir helio atomai. Iš pradžių jonizuotos (prie jų branduolių nepririšami elektronai), šios molekulės palaipsniui sugavo jonus, kai Visata atvėso, tapdama neutrali. Vėliau, t. Y. Nuo 150 milijonų iki 1 milijardo metų po Didžiojo sprogimo, pradėjo formuotis plataus masto Visatos struktūra.
Būtent tai buvo reionizacijos procesas, kai susiformavo pirmosios žvaigždės ir kvazariai, o jų spinduliuotė iš naujo nustatė aplinkinę Visatą. Todėl akivaizdu, kodėl astronomai nori išmėginti šią Visatos erą. Stebėdami pirmąsias žvaigždes ir galaktikas ir tai, kokį poveikį jie turėjo kosmosui, astronomai gaus aiškesnį vaizdą, kaip šis ankstyvasis laikotarpis atvedė į Visatą tokią, kokią mes ją šiandien žinome.
Tyrėjų komandos laimei žinoma, kad šio laikotarpio masyviose žvaigždėse besiformuojančiose galaktikose yra daug dulkių. Šios galaktikos, būdamos silpnos optinėje juostoje, skleidžia stiprią spinduliuotę, esančių submilimetro bangos ilgiuose, todėl jas galima aptikti naudojant šiuolaikinius teleskopus - įskaitant Pietų ašigalio teleskopą (SPT), „Atacama Pathfinder Experiment“ (APEX) ir „Atacama Large Millimeter Array“ (ALMA). ).
Savo tyrimui Strandetas ir Weissas rėmėsi SPT duomenimis, kad aptiktų dulkėtas galaktikas iš ankstyvosios Visatos. Kaip Maria Strandet ir Axel Weiss iš Makso Plancko radijo astronomijos instituto (atitinkamai ir pagrindiniai tyrimo autoriai bei bendraautoriai) pasakojo „Space Magazine“ el. Paštu:
„Mes panaudojome maždaug 1 mm ilgio bangą, kurią galima stebėti tokiais mm teleskopais kaip SPT, APEX ar ALMA. Tokiu bangos ilgumu fotonus sukuria dulkių šiluminė spinduliuotė. Šio ilgo bangos ilgio naudojimo grožis yra tas, kad esant dideliam raudonojo poslinkio diapazonui (žiūrėjimo atgal laikas) galaktikų pritemdymą [sukeltą] didėjant atstumui, kompensuoja raudonasis poslinkis - taigi stebimas intensyvumas nepriklauso nuo raudonojo poslinkio. Taip yra todėl, kad esant aukštesnėms raudonojo poslinkio galaktikoms, žvelgiama į trumpesnius bangų ilgius ((1 + z)), kur spinduliuotė yra stipresnė šiluminiam spektrui, pavyzdžiui, dulkių spektrui. “
Po to sekė duomenys iš ALMA, kuriuos komanda naudojo galaktikų atstumui nustatyti, žvelgdama į anglies monoksido molekulių, esančių tarpžvaigždinėse terpėse (ISM), paslinktą bangos ilgį. Iš visų surinktų duomenų jie galėjo apriboti vienos iš šių galaktikų - SPT0311-58 - savybes stebėdami jos spektrines linijas. Tai darydami jie nustatė, kad ši galaktika egzistavo praėjus vos 760 milijonų metų po Didžiojo sprogimo.
„Kadangi signalo stipris 1 mm atstumu nepriklauso nuo raudonojo poslinkio (žiūrėjimo atgal laikas), mes neturime a priori įžvalgos, jei objektas yra gana arti (kosmologine prasme) arba reionizacijos epochoje“, - teigė jie. „Štai kodėl mes atlikome didelį tyrimą, kad nustatytume raudonojo poslinkio pokyčius per molekulinių linijų emisiją naudojant ALMA. SPT0311-58 pasirodė esąs didžiausias raudonojo poslinkio objektas, aptiktas šioje apžvalgoje, ir iš tikrųjų tolimiausia iki šiol aptikta masyvi dulkėtos žvaigždės formavimo galaktika. “
Remdamiesi savo stebėjimais, jie taip pat nustatė, kad SPT0311-58 turi apie 330 milijardų Saulės masių, tai yra maždaug 66 kartus daugiau nei Paukščių Tako galaktika (kuri turi apie 5 milijardus Saulės masių). Jie taip pat apskaičiavo, kad tai sudaro naujas žvaigždes, kurių skaičius siekia kelis tūkstančius per metus, kaip tai gali būti kaimyninių galaktikų, kurios datuojamos šiuo laikotarpiu, atveju.
Šis retas ir tolimas objektas yra vienas iš geriausių kandidatų tyrinėti, kaip atrodė ankstyvoji Visata ir kaip ji vystėsi nuo to laiko. Tai savo ruožtu leis astronomams ir kosmologams išbandyti teorinius Didžiojo sprogimo teorijos pagrindus. Kaip Strandet ir Weiss pasakojo „Space Magazine“ apie savo atradimą:
Šie objektai yra svarbūs norint suprasti visą galaktikų evoliuciją, nes didelis dulkių kiekis, esantis šiame šaltinyje, praėjus tik 760 milijonų metų po Didžiojo sprogimo, reiškia, kad tai yra labai masyvus objektas. Vien tai, kad tokios masyvios galaktikos egzistavo dar tada, kai Visata buvo dar tokia jauna, labai apsunkina mūsų supratimą apie galaktikų masinį augimą. Be to, dulkės turi susidaryti per labai trumpą laiką, o tai suteikia papildomos informacijos apie dulkių susidarymą iš pirmųjų žvaigždžių. “
Galimybė pažvelgti giliau į kosmosą ir tolėliau atgal į praeitį lėmė daugybę netikėtų atradimų. Ir tai savo ruožtu užginčijo kai kurias mūsų prielaidas apie tai, kas įvyko Visatoje ir kada. Galų gale jie padeda mokslininkams sukurti išsamesnį ir išsamesnį kosminės evoliucijos aprašą. Kažkada greitai mes galbūt galėsime net nustatyti ankstyviausius Visatos momentus ir žiūrėti, kaip kūrimas vyksta!
