Odległe galaktyki rozmywają mgłę ciemnego młodego Wszechświata

Zdjęcie pola badań LAGER w fałszywych barwach o powierzchni 2 stopni kwadratowych, powstałe ze zdjęć wykonanych w zakresie optycznym na długości fali 500 nm (niebieski), w bliskiej podczerwieni na 920 nm (czerwony) oraz w wąskopasmowym filtrze wyśrodkowanym na 964 nm (zielony). Ten ostatni czuły jest w zakresie Lyman alfa. Małe białe wstawki przedstawiają położenie 23 LAE odkrytych w ramach badań.

Astronomowie badający odległy Wszechświat odkryli, że już 800 milionów lat po Wielkim Wybuchu istniało mnóstwo małych galaktyk gwiazdotwórczych. Wyniki badań wskazują, że najwcześniejsze galaktyki, które rozświetlały i jonizowały przestrzeń kosmiczną uformowały się jeszcze wcześniej.

Dawno, dawno temu, około 300 000 lat po powstaniu Wszechświata, przestrzeń kosmiczna była ciemna. Nie istniały jeszcze gwiazdy ani galaktyki, a Wszechświat wypełniony był gazem wodorowym. W pewnym momencie jednak pojawiły się pierwsze galaktyki, a ich energetyczne promieniowanie zaczęło jonizować gaz międzygalaktyczny stopniowo rozświetlając i przekształcając cały Wszechświat.

Choć wiemy, że ta dramatyczna przemiana miała miejsce gdzieś w przedziale między 300 milionami a miliardem lat po Wielkim Wybuchu, określenie kiedy pojawiły się pierwsze galaktyki we Wszechświecie stanowi ogromne wyzwanie. Gaz międzygalaktyczny, początkowo obojętny, silnie pochłania i rozprasza promieniowanie ultrafioletowe emitowane przez galaktyki, przez co są one wyjątkowo trudne do dostrzeżenia.

Źródło: NAOJ

Aby dowiedzieć się kiedy rozpoczęła się transformacja, astronomowie stosują metodę pośrednią. Wykorzystując dane demograficzne dotyczące małych galaktyk gwiazdotwórczych do określenia okresu jonizacji gazu międzygalaktycznego, mogą wnioskować o tym kiedy pojawiły się pierwsze źródła jonizacji, pierwsze galaktyki. Jeżeli galaktyki gwiazdotwórcze, które świecą w zakresie linii Lyman alfa otoczone są przez obojętny gaz wodorowy, fotony Lyman-alfa są szybko rozpraszane, niczym światło lamp przeciwmgłowych we mgle, przesłaniając tym samym galaktyki. Po zjonizowaniu gazu, mgła ustępuje i mamy możliwość wykrycia galaktyk.

W ramach najnowszych badań tego typu odkryto 23 kandydatki na galaktyki emitujące w zakresie Lyman alfa (LAE), które istniały już 800 milionów lat po Wielkim Wybuchu (z~7), to największa próbka galaktyk wykryta w tej epoce.

Choć w ramach badań wykryto wiele LAE, odkryto także LAE występowały 4 razy rzadziej gdy Wszechświat miał 800 milionów lat niż niż niedużo później miliard lat po Wielkim Wybuchu (z~5.7).  Wynika z tego, że proces jonizacji Wszechświata rozpoczął się wcześnie i gdy Wszechświat miał 800 milionów lat, wciąż nie był zakończony, bowiem w tej epoce zjonizowany gaz wypełniał około 50% Wszechświata, a pozostała część wciąż była wypełniona gazem neutralnym. Niewielka liczba galaktyk LAE w epoce 800 mln lat po Wielkim Wybuchu wynika z faktu, że część galaktyk wciąż skryta była za neutralnym gazem wodorowym.

Badania wykazują, że „mgła rozpraszała się już gdy Wszechświat miał 5% swojego obecnego wieku”, tłumaczy Sangeeta Malhotra (Goddard Space Flight Center oraz Arizona State University), jedna ze współautorek badania.

Źródło: NOAO

Komentarze

comments