Najsłabsza dotychczas galaktyka wczesnego Wszechświata

1-faintestearl

Międzynarodowy zespół naukowców korzystający z Obserwatorium W. M. Kecka na szczycie Mauna Kea na Hawajach odkrył najsłabszą z dotąd dostrzeżonych galaktyk wczesnego Wszechświata. Oprócz wykorzystywania najsilniejszego teleskopu na świecie, zespół wykorzystał zjawisko soczewkowania grawitacyjnego aby dojrzeć ten niesamowicie ciemny obiekt powstały wkrótce po Wielkim Wybuchu. Wyniki obserwacji opublikowano w czwartek w periodyku Astrophysical Journal Letters.

Zespołowi udało się zaobserwować galaktykę taką, jak wyglądała ona 13 miliardów lat temu, czyli gdy Wszechświat był ledwie niemowlęciem w kosmicznej skali.

Odkrycie wymagało wykorzystania instrumentu DEIMOS zainstalowanego na teleskopie Keck II i było możliwe dzięki zjawisku soczewkowania grawitacyjnego opisanego przez Einsteina ponad 100 lat temu a polegającemu na powiększeniu obiektu przez grawitację innego obiektu leżącego dokładnie między nim a obserwatorem. W tym przypadku nowa galaktyka została dostrzeżona za gromadą galaktyk MACS2129.4-0741, która jest na tyle masywna, że wokół niej powstały trzy różne obrazy nowej galaktyki.

„Teleskopy Obserwatorium Kecka to najlepsze tego typu instrumenty na świecie idealnie nadające się do tej pracy,” mówi Bradac. „Ich możliwości w połączeniu z mocą soczewkowania grawitacyjnego masywnej gromady galaktyk, pozwoliła na dostrzec to czego żaden człowiek nigdy nie miał okazji obserwować.”

„Dzięki temu, że widzimy tą galaktykę w trzech różnych miejscach, i ma ona identyczne cechy we wszystkich trzech obrazach wiemy, że jest ona soczewkowana,” mówi Marc Kassis, astronom z Obserwatorium Kecka, który asystował zespołowi podczas obserwacji. „Inną ciekawą cechą jest rozmiar galaktyki – jest ona stosunkowo mała. Jej dostrzeżenie było możliwe tylko i wyłącznie dzięki zjawisku soczewkowania. Dzięki niemu można było zidentyfikować ją jako zwykłą galaktykę znajdującą się na granicy widzialnego Wszechświata.”

„Gdyby światło tej galaktyki nie zostało powiększone przez czynnik 11, 5 i 2, nie bylibyśmy w stanie jej dostrzec,” mówi Kuang-Han Huang, członek zespołu z UC Davis oraz główny autor artykułu. „Galaktyka znajduje się blisko końca epoki rejonizacji.”

Wzmocnione przez soczewkę obrazy galaktyki były pierwotnie dostrzeżone osobno w danych z Obserwatorium Kecka i z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. Zespół aukowców następnie zebrał i połączył wszystkie widma uzyskane za pomocą DEIMOSa w Obserwatorium Kecka i potwierdził, że faktycznie wszystkie trzy obrazy przedstawiają tą samą galaktykę.

„Dzięki temu mamy teraz dobre ograniczenie co do tego gdzie kończy się proces rejonizacji – przy redshifcie 6 lub 12,5 miliarda lat temu – jednak wciąż nie znamy wielu szczegółów dotyczących tego końca,” mówi Huang. „Galaktyka odkryta przez nasz zespół należy do populacji ciemnych galaktyk napędzających proces rejonizacji.”

„Ta galaktyka jest szczególnie ciekawa ponieważ zespół określił jej masę na wyjątkowo niską – zaledwie 1 procent jednego procenta Drogi Mlecznej,” mówi Kassis.  „To naprawdę bardzo, bardzo, bardzo mała galaktyka w bardzo dużej odległości, jednak stanowi ona istotną wskazówkę do odpowiedzi na jedno z fundamentalnych pytań w astronomii: o sprawiło, że wodór  na samym początku Wszechświata przeszedł ze stanu obojętnego do zjonizowanego 13 miliardów lat temu. To wtedy pojawiły się pierwsze gwiazdy, a materia zrobiła się dużo bardziej złożona.”

Główną cześć zespołu stanowił Bradac, Huang, Brian Lemaux oraz Austin Hoag z UC Davis, którzy zaangażowani byli przede wszystkim w spektroskopowe obserwacje oraz redukcję danych galaktyk o z>7 (z – przesunięcie ku czerwieni, redshift).

Źródło: W.M. Keck Observatory