Η εξερεύνηση των πρώτων γαλαξιών παραμένει μια σημαντική πρόκληση στη σύγχρονη αστρονομία. Δεν ξέρουμε πότε ή πώς σχηματίστηκαν τα πρώτα αστέρια και οι γαλαξίες στο Σύμπαν. Οι ερωτήσεις αυτές μπορούν πλέον να απαντηθούν χάρις στο Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble μέσω παρατηρήσεων βαθιάς απεικόνισης (deep imaging observations). Το ΔΤ Hubble επιτρέπει στους αστρονόμους να βλέπουν το Σύμπαν όπως ήταν 500 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.
Νέα δεδομένα από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble της NASA / ESA δείχνουν ότι ο σχηματισμός των πρώτων αστεριών και γαλαξιών στο πρώιμο Σύμπαν πραγματοποιήθηκε νωρίτερα από ό, τι πιστεύαμε προηγουμένως. Μια ευρωπαϊκή ομάδα αστρονόμων που έκανε τις σχετικές έρευνες, δεν ανακάλυψε στοιχεία για την πρώτη γενιά αστεριών, γνωστή ως αστέρια πληθυσμού ΙΙΙ, όταν το Σύμπαν είχε ηλικία μικρότερη από ένα δισεκατομμύριο χρόνια.
Καλλιτεχνική άποψη για το πρώιμο Σύμπαν
Εικόνα: ESA/Hubble, M. Kornmesser.
Σε μεγαλύτερη ανάλυση: https://www.spacetelescope.org/images/heic2010a/
Μια ομάδα Ευρωπαίων ερευνητών, με επικεφαλής τη Dr. Rachana Bhatawdekar του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA), ξεκίνησε την μελέτη της πρώτης γενιάς αστεριών στο πρώιμο Σύμπαν. Γνωστά ως αστέρια του πληθυσμού III [1], τα αστέρια αυτά σφυρηλατήθηκαν από το αρχέγονο υλικό που προέκυψε από τη Μεγάλη Έκρηξη (Big Bang). Ο αστρικός πληθυσμός III πρέπει να έχει δημιουργηθεί αποκλειστικά από Υδρογόνο, Ήλιο και Λίθιο, τα μόνα στοιχεία που υπήρχαν πριν από τις διεργασίες στους πυρήνες αυτών των αστεριών και τα οποία θα μπορούσαν να δημιουργήσουν βαρύτερα στοιχεία, όπως Οξυγόνο, Άζωτο, Άνθρακας και Σίδηρο.
Η Dr. Bhatawdekar και η ομάδα της διερεύνησαν το πρώιμο Σύμπαν ξεκινώντας από περίπου 500 εκατομμύρια έως 1 δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, μελετώντας το σμήνος MACSJ0416 και το παράλληλο του πεδίο με το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble (με υποστηρικτικά δεδομένα από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Spitzer της NASA και το επίγειο πολύ μεγάλο Τηλεσκόπιο του Ευρωπαϊκού Νότιου Αστεροσκοπείου). "Δεν βρήκαμε κανένα αποδεικτικό στοιχείο για αυτά τα πρώτης γενιάς αστέρια Αστρικού Πληθυσμού III σε αυτό το κοσμικό χρονικό διάστημα", δήλωσε η Dr. Bhatawdekar για τα νέα αυτά ευρήματα.
Η εικόνα αυτή από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble της NASA / ESA δείχνει το σμήνος γαλαξιών MACS J0416. Πρόκειται για ένα από τα έξι γαλαξιακά σμήνη που μελετήθηκε από το πρόγραμμα Hubble Frontier Fields, και το οποίο απέδωσε τις βαθύτερες εικόνες βαρυτικού φακού που έγινε ποτέ. Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν το λεγόμενο εσωτερικό φως του σμήνους intracluster light (ορατό με μπλε χρώμα) για να μελετήσουν την κατανομή της σκοτεινής ύλης μέσα στο σμήνος.
Εικόνα:NASA, ESA και M. Montes (Πανεπιστήμιο της Νέας Νότιας Ουαλίας, Σίδνεϊ, Αυστραλία)
Σε μεγαλύτερη ανάλυση: https://www.spacetelescope.org/images/heic1820b/
Το ευρήματα αυτά επιτεύχθηκαν χρησιμοποιώντας τις φωτογραφικές μηχανές του ΔΤ Hubble Wide Field Camera 3 και την Advanced Camera for Surveys [2], ως μέρος του προγράμματος Hubble Frontier Fields. Το πρόγραμμα αυτό (το οποίο παρατήρησε έξι απομακρυσμένα σμήνη γαλαξιών από το 2012 έως το 2017) έδωσε τις βαθύτερες παρατηρήσεις που έγιναν ποτέ σε σμήνη γαλαξιών, καθώς και τους γαλαξίες που βρίσκονται πίσω τους, παρατηρήσεις οι οποίες ενισχύθηκαν από το φαινόμενο του βαρυτικού εστιασμού, αποκαλύπτοντας έτσι γαλαξίες 10 έως 100 φορές πιο αμυδρούς από ό, τι είχε παρατηρηθεί προηγουμένως. Οι μάζες των γαλαξιακών σμηνών προσκηνίου είναι αρκετά μεγάλες για να κάμπτουν και να μεγεθύνουν το φως από τα πιο μακρινά αντικείμενα τα οποία βρίσκονται πίσω από αυτά. Αυτό επιτρέπει στο ΔΤ Hubble να χρησιμοποιεί τους κοσμικούς αυτούς μεγεθυντικούς φακούς για να μελετήσει αντικείμενα τα οποία είναι πέρα από τις ονομαστικές λειτουργικές του δυνατότητές.
Η Dr.Bhatawdekar και η ομάδα της ανέπτυξαν μια νέα τεχνική που αφαιρεί το φως από τους φωτεινούς γαλαξίες οι οποίοι βρίσκονται στο προσκήνιο και απαρτίζουν τους βαρυτικούς αυτούς φακούς. Αυτό τους επέτρεψε να ανακαλύψουν γαλαξίες με μικρότερες μάζες από ό, τι προηγουμένως παρατηρήθηκε με το ΔΤ Hubble, σε μια απόσταση η οποία αντιστοιχεί στη χρονική περίοδο κατά την οποία το Σύμπαν είχε ηλικία μικρότερη από ένα δισεκατομμύριο χρόνια. Σε αυτό το σημείο στον συμπαντικό χρόνο, η έλλειψη αποδεικτικών στοιχείων για εξωτικούς αστρικούς πληθυσμούς και η ταυτοποίηση πολλών γαλαξιών μικρής μάζας υποστηρίζει την υπόδειξη ότι οι γαλαξίες αυτοί είναι οι πιο πιθανοί υποψήφιοι για τον λεγόμενο επανιονισμό του Σύμπαντος. Αυτή η περίοδος του επανιονισμού (reionisation) στο πρώιμο σύμπαν συνέβη όταν το ουδέτερο διαγαλαξιακό μέσο ιονίστηκε από τα πρώτα αστέρια και τους γαλαξίες.
"Τα ευρήματα αυτά έχουν βαθιές αστροφυσικές συνέπειες καθώς δείχνουν ότι οι γαλαξίες πρέπει να έχουν σχηματιστεί πολύ νωρίτερα από ό, τι νομίζαμε", δήλωσε η Dr. Bhatawdekar. "Αυτό υποστηρίζει επίσης σθεναρά την ιδέα ότι στο πρώιμο Σύμπαν οι αμυδροί και μικρής μάζας γαλαξίες ευθύνονται για τον επανιονισμό".
Επίσης τα ευρήματα αυτά [3] υποδηλώνουν ότι ο πρώτος σχηματισμός αστεριών και γαλαξιών συνέβη πολύ νωρίτερα από ό, τι μπορεί να ανιχνευθεί με το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble. Αυτό προσφέρει μια συναρπαστική περιοχή περαιτέρω έρευνας για το επερχόμενο διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb της NASA / ESA / CSA - το οποίο θα μελετήσει τους πρώτους γαλαξίες του Σύμπαντος.
--------------------------Επεξηγήσεις-----------------------
[1] Το όνομα Πληθυσμός III προέκυψε επειδή οι αστρονόμοι είχαν ήδη ταξινομήσει τα αστέρια του Γαλαξία ως Πληθυσμός I (αστέρια όπως ο Ήλιος, τα οποία είναι πλούσια σε βαρύτερα στοιχεία) και Πληθυσμός II (παλαιότερα αστέρια με χαμηλό περιεχόμενο βαρέων στοιχείων, τα οποία βρέθηκαν στη γαλαξιακή αστρική διόγκωση του γαλαξία, στη γαλαξιακή Άλως, και σε σφαιρωτά σμήνη).
[2] Λόγω της διαστολής του Σύμπαντος, το φως από τους μακρινούς γαλαξίες μετατοπίζεται από τα υπεριώδη και οπτικά μήκη κύματος στο υπέρυθρο τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Η φωτογραφική μηχανή Wide Field Camera 3 του ΔΤ Hubble είναι καλά εξοπλισμένη για να ανιχνεύσει αυτό το μέρος του φάσματος. Επιπλέον, η προηγμένη φωτογραφική μηχανή Advanced Camera for Surveys του διαστημικού τηλεσκοπίου έχει βελτιστοποιηθεί για παρατηρήσεις ορατού / φωτός.
[3] Τα ευρήματα αυτά βασίζονται σε ένα προηγούμενο paper του 2019 από τους Bhatawdekar et al., και ένα paper το οποίο θα δημοσιευτεί στο προσεχές τεύχος των Μηνιαίων Ειδοποιήσεων της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ή MNRAS). Τα ευρήματα αυτά επίσης θα παρουσιαστούν σε συνέντευξη τύπου κατά τη διάρκεια της 236ης συνάντησης της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας (American Astronomical Society).
Περισσότερες πληροφορίες
Το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble είναι ένα έργο διεθνούς συνεργασίας μεταξύ της Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος και της NASA.
Η ευρωπαϊκή ομάδα αστρονόμων σε αυτή τη μελέτη αποτελείται από τους R. Bhatawdekar και C. J. Conselice.
Δικαιώματα εικόνας: ESA/Hubble, M. Kornmesser.
Σύνδεσμοι
Επικοινωνία
Dr Rachana Bhatawdekar
European Space Agency / ESTEC
Noordwijk, The Netherlands
Email: Rachana.Bhatawdekar@esa.int
Bethany Downer
ESA/Hubble, Public Information Officer
Garching, Germany
Πηγή: spacetelescope.org
