Αστρονόμοι με τη βοήθεια του Hubble βλέπουν το πιο μακρινό σμήνος γαλαξιών

Από την ιστοσελίδα της WashingtonPost, 5 Ιανουαρίου 2004

Σε παρατηρήσεις με τη βοήθεια του Hubble αστρονόμοι έχουν συλλάβει εικόνες των παλαιότερων και πιο απόμακρων γαλαξιακών σμηνών που έχουμε δει ποτέ. Είναι μια ανακάλυψη που παρουσιάζει τεράστιους αριθμούς άστρων και γαλαξιών να έχουν σχηματιστεί μόνο 1,5 δισεκατομμύρια χρόνια μετά από τη γέννηση του σύμπαντος.

Η πρώτη μελέτη του Hubble υπολόγισε ότι οι γαλαξίες στο τεράστιο σμήνος RDCS 1252 σχημάτισαν τα αστέρια τους περισσότερο από 11 δισεκατομμύρια χρόνια πριν (το redshift είναι μεγαλύτερο από 3).

Αυτές οι ανακαλύψεις στηρίζουν τις παρατηρήσεις και τις θεωρίες ότι οι γαλαξίες διαμορφώθηκαν σχετικά νωρίς στην ιστορία του Σύμπαντος.

Η ύπαρξη τέτοιων τεράστιων σμηνών στο πρώιμο Σύμπαν συμφωνεί με ένα κοσμολογικό μοντέλο, όπου τα σμήνη σχηματίστηκαν από τη συγχώνευση πολλών υπο-σμηνών σε ένα Σύμπαν που εξουσιάζεται από την ψυχρή σκοτεινή ύλη. Η ακριβής φύση της ψυχρής σκοτεινής ύλης, εντούτοις, δεν είναι ακόμα γνωστή.

Μέχρι σήμερα κανένας δεν είχε σκεφτεί ότι υπήρχαν σμήνη, την εποχή που το Σύμπαν ήταν ηλικίας περίπου 5 δισεκατομμυρίων ετών. Στην πραγματικότητα, κανένας δεν ήξερε πραγματικά πότε άρχισε η συγκέντρωση.

Πώς μπορούν όμως οι γαλαξίες να αυξηθούν τόσο γρήγορα μετά από το Big Bang;

Αυτά τα σμήνη αυξήθηκαν γρήγορα επειδή βρίσκονται σε πολύ πυκνές περιοχές, έτσι υπάρχει αρκετό υλικό για να ενισχύσει τους γαλαξίες-μέλη τους πολύ γρήγορα.

Βαριά στοιχεία

Αυτή η ανακάλυψη, που παρουσιάζεται αυτή η εβδομάδα στην 203η συνεδρίαση της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας στην Ατλάντα, προτείνει ότι οι πρώτες ύλες που απαιτούνται για να δημιουργήσουν τη ζωή μπορεί να είχαν σχηματιστεί πολύ νωρίτερα από ό,τι πίστευαν οι αστρονόμοι, λένε οι ερευνητές.

"Καταλάβαμε ότι αστέρια και γαλαξίες σχηματίστηκαν πολύ πιο γρήγορα, από όσο πιστεύαμε παλιά, μετά από τη Μεγάλη Έκρηξη", λέει ο Marc Postman, ένας αστρονόμος στο Διαστημικό Επιστημονικό Ίδρυμα Τηλεσκοπίων στη Βαλτιμόρη. "Αυτό σημαίνει ότι ο σχηματισμός των γαλαξιών και αστεριών ήταν μια γρήγορη διαδικασία. Δεν ήταν κάτι που κράτησε δισεκατομμύρια χρόνια."

"Δεδομένου ότι είναι αλήθεια ότι τα αστέρια σχηματίστηκαν πολύ νωρίς μετά από το Big Bang, άρα είναι επίσης αλήθεια ότι η ζωή θα μπορούσε να έχει σχηματιστεί πολύ νωρίς", εξηγεί ο John Blakeslee του Πανεπιστημίου Johns Hopkins στη Βαλτιμόρη.

Άλλες μελέτες έχουν καθορίσει ότι το Big Bang, η γέννηση του Σύμπαντος, έγινε περίπου 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Για χρόνια, οι περισσότεροι αστρονόμοι θεωρούσαν ότι χρειάστηκαν πολλά δισεκατομμύρια χρόνια τα αστέρια για να σχηματίσουν γαλαξίες και μετά αυτοί οι γαλαξίες να φτιάξουν τις απέραντες δομές, τα σμήνη των γαλαξιών, και που κάθε σμήνος περιλαμβάνει χιλιάδες γαλαξίες.

Ο Γαλαξίας μας, είναι μέρος ενός σμήνους που, στη συνέχεια, κινείται προς μια ένα ακόμα μεγαλύτερο σμήνος γαλαξιών, και κάθε σμήνος έχει δισεκατομμύρια αστέρια όπως ο ήλιος μας.

"Ολόκληρος ο Γαλαξίας μας και δύο δωδεκάδες γείτονές του περιέρχονται στο σμήνος Virgo με μια ταχύτητα περίπου 300 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο", αναφέρει ο Marc Postman. "Έχουμε λοιπόν τώρα ένα καλό παράδειγμα για το τι συνέβη στις απαρχές του σύμπαντος".

Οι αστρονόμοι με τη βοήθεια του διαστημικού τηλεσκόπιου Hubble, που εστίασε σε μια περιοχή του ουρανού όπου τα ραδιοτηλεσκόπια έδειχναν την παρουσία πολύ παλαιών γαλαξιών, ανίχνευσαν ώριμους, πλήρως διαμορφωμένους γαλαξίες που περιέχονταν σε ένα τεράστιο σμήνος. Οι αστρονόμοι υπολόγισαν ότι τα αστέρια στο σμήνος σχηματίστηκαν περισσότερο από 11 δισεκατομμύρια χρόνια πριν.

Μια δεύτερη παρατήρηση με το Hubble ανίχνευσε ένα "πρωτοσμήνος", το TN J1338-1942, μια συλλογή νέων γαλαξιών που σχηματίστηκαν ακριβώς 1,5 δισεκατομμύρια χρόνια μετά από τη Μεγάλη Έκρηξη και αμέσως ξεκίνησε η διαδικασία του σχηματισμού του σμήνους. Είναι το πιο απόμακρο σμήνος που έχει φανεί ποτέ. Μέσα στους γαλαξίες τα στοιχεία δείχνουν εκρήξεις των νέων αστεριών.

"Τα αστέρια σε αυτούς τους γαλαξίες είναι πιθανό να είναι η δεύτερη γενεά των αστεριών", αναφέρει ο Postman.

Και η μελέτη πάνω στο τεράστιο σμήνος γαλαξιών RDCS 1252 και στο πρωτο-σμήνος TN J1338-1942, οδήγησαν τους αστρονόμους να συμπεράνουν ότι αυτά τα συστήματα είναι οι πρόγονοι των σμηνών των γαλαξιών που φαίνονται σήμερα.

Αυτό δείχνει ότι ακόμη και στην πρώιμη περίοδο του σύμπαντος, εκατομμύρια αστεριών ήδη είχαν περάσει από τον κύκλο της ζωής τους: σχηματισμός - καύση του υδρογόνου τους και τέλος εκτόξευση στο διάστημα βασικών στοιχείων, όπως ο άνθρακας και το οξυγόνο, που απαιτούνται για να σχηματιστεί η ζωή.

"Σε αυτούς τους γαλαξίες υπάρχουν όλες οι βασικές δομικές μονάδες για τη ζωή", αναφέρει ο Postman. "Όμως είναι βιαστικό συμπέρασμα να πείτε ότι η ζωή ακολουθεί μια παρόμοια γρήγορη εξέλιξη, αλλά δεν είναι και γελοίο."

Με τα δισεκατομμύρια των αστεριών σε εκείνους τους πρώιμους γαλαξίες, ένα ορισμένο ποσοστό μπορεί να έχει πλανήτες ικανούς να φιλοξενήσουν ζωή. Δεν υπάρχει καμία απόδειξη, αλλά είναι βεβαίως μια πιθανότητα".

Η ύπαρξη των πολύ πρώιμων γαλαξιακών σμηνών υποστηρίχθηκε από τις μελέτες στο διαστημικό παρατηρητήριο των ακτίνων-X, Chandra πάνω στο τεράστιο σμήνος RDCS 1252 βρίσκοντας τα βαριά στοιχεία του. Από τις παρατηρήσεις από το Ευρωπαϊκό Νότιο Παρατηρητήριο και από το Hubble.

Μάλιστα αυτές οι παρατηρήσεις του Hubble είναι μέρος μιας συντονισμένης προσπάθειας: της υπεύθυνης επιστημονικής ομάδας της Προηγμένης Κάμερας ACS του Hubble, ώστε να παρακολουθηθεί ο σχηματισμός και η εξέλιξη των σμηνών των γαλαξιών σε μια μεγάλη χρονική διάρκεια του Κόσμου. Το ACS χτίστηκε ειδικά για τις μελέτες τέτοιων απόμακρων αντικειμένων.

Ο Postman και Blakeslee είναι συντάκτες μιας εργασίας που δημοσιεύτηκε στο Nature. Σχετικές μελέτες δημοσιεύθηκαν στο Astrophysical Journal τον περασμένο Οκτώβριο του 2003.