Galaktyka na z=7 - najdalszy znany obiekt

Nowoodkryta galaktyka rozszczepiona na 3 obrazy - dwa w zakreślonej elipsie, trzeci jej obraz - w kółku. Zdjęcie wykonano kamerą Advance Camera for Survey na pokładzie Teleskopu Hubble'a. Fot. ESA, NASA, J.-P. Kneib, R.Ellis.

Astronomowie pobili kolejny rekord w obserwacji odległych obiektów. Międzynarodowy zespół naukowców odkrył najodleglejszą a tym samym najstarszą obecnie znaną galaktykę. Obiekt znajduje się w odległości 13 miliardów lat świetlnych, a przy obecnym stanie wiedzy, który mówi, że nasz Wszechświat liczy sobie 13,7 miliarda lat, oglądamy galaktykę, która istniała jedynie 750 milionów lat po Wielkim Wybuchu, czyli gdy Wszechświat liczył sobie 5% wieku obecnego.

Odległą galaktykę udało się namierzyć dzięki połączonej sile dwu obserwatoriów - Kosmicznego Teleskopu Hubble'a i Teleskopu Keck'a na szczycie Mauna Kea na Hawajach. Jednak nawet potężne obserwatoria nie dostrzegłyby obiektu, gdyby nie zjawisko kosmicznego soczewkowania grawitacyjnego, które wzmocniło jasność odległej galaktyki.

Nowoodkryty obiekt to najprawdopodobniej młoda galaktyka istniejąca u schyłku tzw. "Wieków Ciemnych", okresu w historii Wszechświata, w którym fotony pochłaniane były przez wszechobecny neutralny wodór. Pierwsze galaktyki i kwazary wyprodukowały wystarczająco energetyczne fotony, które zdołały zjonizować ośrodek czyniąc go przezroczystym dla światła. Światło to mogło odtąd podróżować w przestrzeni, aż drobna jego część dotarła do Ziemi przynosząc informacje o odległej galaktyce.

 

Soczewkowania grawitacyjne tworzy różne obrazy źródła, które zależą od kształtu soczewki. Jeśli obiekt, który powoduje soczewkowanie jest idealnie sferyczny, wówczas powstaje pierścień Einsteina - odległe źródło soczewkowane jest w wielu punktach tworząc idealny pierścień; Gdy soczewka jest wydłużona - powstaje krzyż Einsteina - obraz badanego obiektu jest rozszepiony na 4 obrazy; jeśli soczewka ma kształt nieregularny, tak jak w przypadku gromady galaktyk Abell 2218, tworzą się wówczas rozciągnięte, łukowate obrazy badanego obiektu. Drugim ważnym czynnikiem jest wzajemne rozmieszczenie względem siebie obiektu, soczewki grawitacyjnej i obserwatora. Na powyższym obrazie mamy idealny przypadek ułożenia w lini prostej. Fot. ESA

Obiekt odkryto w wyniku długiej ekspozycji pobliskiej gromady galaktyk Abell 2218 wykonanej przez Advance Camera for Surveys na pokładzie Kosmicznego Teleskopu Hubble'a. Gromada ma tak dużą masę, że światło od odkrytej galaktyki przechodząc w pobliżu gromady jest odchylane i wzmacniane. Gromada zadziałała jak soczewka, która ugina i skupia światło powiększając obraz badanego obiektu. Te naturalne grawitacyjne "teleskopy" pozwalają ujrzeć odległe i słabe obiekty, których nie dostrzeglibyśmy bez takiego "wzmacniacza". Gromada galaktyk wzmocniła obraz odległej galaktyki 25-krotnie. Nasz Wszechświat rozszerza się. W wyniku tego wysłane w zakresie widzialnym światło galaktyki rozciągnięte zostało aż do podczerwieni, czyniąc obserwacje szczególnie trudnymi.

Gdy poszukiwaliśmy odległych galaktyk wzmocnionych przez gromadę Abell 2218, odkryliśmy parę uderzająco podobnych obrazów, których rozmieszczenie i kolor wskazywały na bardzo odległy obiekt, powiedziała Jean-Paul Kneib, główny autor artykułu, który ukaże się w Astrophsical Journal ( astro-ph 0402319).

Analiza obrazów z Teleskopu Hubble'a wskazuje, że badany obiekt leży na przesunięciu ku czerwieni 6.6 - 7.1, co czyni go najdalszym znanym dziś obiektem. Długie ekspozycje w podczerwieni i zakresie widzialnym spektrografami na 10-metrowym teleskopie Keck'a wskazują na wartość przesunięcia ku czerwieni w okolicy 7.

Przesuniecie ku czerwieni - redshift - jest miarą przesunięcia fali wypromieniowanej przez obiekt w kierunku fal dłuższych. Efekt ten wywołany jest rozszerzaniem się Wszechświata - galaktyka promieniuje światło w naszym kierunku, a jednocześnie oddala się od nas. Im przesunięcie jest większe tym obiekt odleglejszy.

Astronomowie oszacowali, że obiekt, choć jest bardzo mały - średnica to jedynie 4000 lat świetlnych (dla porównania nasza Galaktyka ma średnicę 100 000 lat świetlnych) - jest miejscem niezwykle aktywnego tworzenia gwiazd. Galaktyka jest jednak dziwna - brak w niej tak typowych emisyjnych linii wodoru a intensywne promieniowanie ultrafioletowe jest dużo silniejsze niż to, które widzimy w pobliskich galaktykach, w których powstają gwiazdy.

Zespół będzie kontynuował poszukiwania odległych obiektów obserwując inne soczewki grawitacyjne. Badanie tak odległych źródeł, które niosą informacje o odległej historii Wszechświata, pomoże w zrozumieniu procesu wtórnej jonizacji Kosmosu, która zakończyła "Wieki Ciemne" i uczyniła przestrzeń przezroczystą dla promieniowania.

16 luty 2004
Źródło | oprac. Karolina Zawada

Liczba odsłon: 1616