Ποιός είναι ο πιό μακρυνός εντοπισμένος γαλαξίας;

Συχνές ερωτήσεις, Μάρτιος 2002

Ο πιό μακρινός γαλαξίας, που έχει εντοπιστεί ποτέ, βρίσκεται περίπου 15 δισ. έτη φωτός από τη Γη και δημιουργήθηκε κάτι λιγότερο από 800 εκατ. χρόνια μετά τη γένεση του σύμπαντος.

Ο γαλαξίας αυτός, που ονομάστηκε HCM 6A, εντοπίστηκε πριν από λίγες ημέρες με το τηλεσκόπιο Keck της Χαβάης, και σε αυτόν τον γαλαξία σχηματίζονται άστρα σε μία εποχή που εικάζεται ότι ήταν ο Σκοτενός Αιώνας του σύμπαντος, όταν δηλαδή οι γαλαξίες άρχισαν να εκπέμπουν το πρώτο φως.

Δεδομένου ότι το φως του μακρινού γαλαξία, χρειάστηκε τόσο καιρό να φτάσει μέχρι τη Γη, η φωτογραφία αριστερά δείχνει τον γαλαξία κατά τη βρεφική του ηλικία. Αλλά δείχνει και το σύμπαν λίγο μετά τη γέννησή του, σχεδόν τόσο μακριά όσο εκτείνονται και τα όριά του.

Μετατόπιση προς το ερυθρό

Καθώς το πολύ θερμό υδρογόνο ψύχθηκε στο αρχικό Σύμπαν, για να σχηματίσει τους γαλαξίες, είχε εκπεμφθεί έντονη  ακτινοβολία στο άκρο του υπεριώδους φάσματος, καθώς τα άτομα έπεφταν από την διεγερμένη στην θεμελιώδη τους κατάσταση. Αυτή η εκπεμπόμενη ακτινοβολία καλείται άλφα Lyman, και είναι ένα αποκαλυπτικό σημάδι του σχηματισμού των γαλαξιών, και έχει ένα χαρακτηριστικό μήκος κύματος 121,6 nanometres.

Αλλά καθώς αυτή η ακτινοβολία μετακινείται από την μιά άκρη στην άλλη του διαστήματος, το  μήκος κύματός του αυξάνεται, λόγω της διαστολής του Σύμπαντος - που έχει μια γνωστή επίδραση στα μήκη κύματος, την μετατόπιση προς το ερυθρό (redshift). Αυτό το γεγονός επιτρέπει στους αστρονόμους να υπολογίσουν την ηλικία ενός γαλαξία καθώς και την απόσταση του από τη Γη.

Με μία μετατόπιση προς το ερυθρό 6.56, ο νέος γαλαξίας HCM 6A είναι ο πρώτος γαλαξίας που ανιχνεύεται με redshift μεγαλύτερο του έξι, αν και πολλοί άλλοι γαλαξίες έχουν παρατηρηθεί με redshifts επάνω από πέντε. Το προηγούμενο πιό απόμακρο αντικείμενο - ένα κβάζαρ - είχε redshift 6,28.

Οι Αστρονόμοι, λένε ότι η ερυθρή μετατόπιση 6.56, σημαίνει περίπου 14 δισ. έτη φωτός μακρυά μας και το φως του ξεκίνησε όταν το Σύμπαν ήταν περίπου 780 εκατομμυρίων ετών.

Ο γαλαξίας αυτός είναι λίγο μεγαλύτερος σε ηλικία από το προηγούμενο πιο μακρινό αντικείμενο που είχε εντοπιστεί, δηλαδή ένα κβάζαρ, που βρίσκεται 50 εκατομμύρια έτη φωτός πιο κοντά. Το κβάζαρ ήταν ένα εξαιρετικά λαμπερό σώμα που ίσως τροφοδοτείται με ενέργεια από μία μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία του. Ο εντοπισμός τους δε γίνεται, λόγω της πολύ έντονης ακτινοβολίας.

Βαρυτικός φακός εστίασης

Για να βρεθεί ο νέος γαλαξίας, οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν μια τεχνική, που λέγεται βαρυτικός φακός. Το φως του γαλαξία μέχρι να έλθει εδώ, εκτράπηκε από την ευθύγραμμη πορεία του από ένα σμήνος γαλαξιών, τον Abell 370 έξι δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, που βρισκόταν μπροστά του. Έτσι το φως του, μπόρεσε και έφθασε στη Γη ενισχυμένο, ώστε να μπορούν οι αστρονόμοι να το αντιληφθούν. Οι συνηθισμένοι γαλαξίες, σε τέτοιες μακρινές αποστάσεις, δεν φαίνονται καθόλου.

Οι ερευνητές επικεντρώθηκαν έπειτα σε ένα ορισμένο τμήμα του φάσματος του φωτός του γαλαξία, όπου υπάρχει μια φωτεινή γραμμή του υδρογόνου, που αποκαλείται γραμμή Lyman άλφα, και κατάφεραν να την δουν. Αυτή η γραμμή είναι συνήθως κυρίαρχη σε εκείνους τους γαλαξίες, όπου υπόκεινται σε μεγάλες εκρήξεις σχηματισμού αστεριών.

Η ανίχνευση ενός γαλαξία που εκπέμπει την γραμμή Lyman άλφα, του οποίου το φως έχει ενισχυθεί από τον Abell 370,  ολοκληρώθηκε χρησιμοποιώντας ένα από τα γιγαντιαία τηλεσκόπια των 10 μέτρων του Keck στη Χαβάη. 

Στις παρακάτω φωτογραφίες, υπάρχουν παραδείγματα χαρακτηριστικών βαρυτικών φακών σε ένα άλλο σμήνος, τον Abell 2218, που έχει χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση αστρονομικών αντικειμένων.

Η εμφάνιση του φωτεινού διακτυλίου αποδίδεται σε εστίαση του φωτός που εκπέμπει, ίσως ένα κβάζαρ λόγω παρεμβολής του βαρυτικού πεδίου ενός γειτονικού γαλαζία. Σύμφωνα με το φαινόμενο, προκύπτουν δύο (ή και περισσότερα) είδωλα του ίδιου αντικειμένου (κίτρινες κηλίδες στη φωτογραφία).

Τέσσερις εικόνες του ιδίου quasar εμφανίζονται γύρω από τη κεντρική λάμψη που σχηματίστηκε από τον γειτονικό γαλαξία. Ο Σταυρός του Einstein είναι ορατός μόνο από το Νότιο ημισφαίριο. Ενα από τα ωραιότερα παραδείγματα βαρυτικού φακού.