Επιστήμονες βλέπουν φως που μπορεί να είναι από τα πρώτα αντικείμενα στο Σύμπαν

Πηγή: NASA, 2 Νοεμβρίου 2005

Οι επιστήμονες που χρησιμοποιούν το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer της NASA λένε ότι έχουν ανιχνεύσει φως που μπορεί να είναι από τα πιο πρώιμα αντικείμενα στον Κόσμο. Εάν επιβεβαιωθούν, τότε αυτή η παρατήρηση δίνει την εικόνα  μιας εποχής περισσότερο από 13 δισεκατομμύρια έτη πριν όταν, μετά το σκοτάδι που επεκράτησε για εκατομμύρια χρόνια ύστερα από το Big Bang, το σύμπαν ξαναζωντάνεψε.

Δεξιά εικόνα: Το πάνω μέρος είναι μια εικόνα από το παρατηρητήριο Spitzer των άστρων και των γαλαξιών στον αστερισμό του Δράκοντος, που καλύπτει περίπου 50 μέχρι 100 εκατομμύριο έτη φωτός. Είναι μια υπέρυθρη εικόνα σε ένα μήκος κύματος 3,6 μικρών, κάτω από αυτό που το ανθρώπινο μάτι μπορεί να ανιχνεύσει. Η κάτω εικόνα είναι το αποτέλεσμα αφότου έχουν καλυφθεί όλα τα αστέρια και οι γαλαξίες. Το υπόλοιπο υπόβαθρο έχει ενισχυθεί για να αποκαλύψει μια λάμψη που δεν μπορεί να αποδοθεί στους σύγχρονους γαλαξίες ή τα αστέρια. Αυτή λοιπόν θα μπορούσε να είναι η λάμψη των πρώτων αστεριών στον Κόσμο.

Αυτό το φως θα μπορούσε να είναι από τα πρώτα -πρώτα αστέρια ή ίσως από το καυτό αέριο που περιέρχεται προς τις πρώτες μαύρες τρύπες. Η επιστημονική ομάδα, που εδρεύει στο Κέντρο Διαστημικής Πτήσης Goddard της NASA, περιγράφει την παρατήρηση σαν τη λάμψη μιας απόμακρης πόλης τη νύχτα από ένα αεροπλάνο. Το φως είναι πάρα πολύ απόμακρο και αδύναμο για να βρεθούν τα όποια μεμονωμένα αντικείμενα.

"Νομίζουμε ότι βλέπουμε το συγκεντρωτικό φως από εκατομμύρια των πρώτων αντικειμένων που σχηματίστηκαν στον Κόσμο", είπε ο Δρ Alexander Kashlinsky, επικεφαλής συντάκτη της εργασίας που δημοσιεύτηκε στο Nature. "Τα αντικείμενα εξαφανίστηκαν χιλιάδες αιώνες πριν, όμως το φως τους ταξιδεύει ακόμα σε όλο τον Κόσμο."

Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι το διάστημα, ο χρόνος και η ύλη δημιουργήθηκαν πριν 13,7 δισεκατομμύρια έτη πριν με μία Μεγάλη Έκρηξη. Ενώ το σύμπαν ήταν σκοτεινό κατά τα πρώτα 500 χιλιάδες χρόνια μετά το Big Bang. Λίγο αργότερα, δηλαδή περίπου 100 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Mεγάλη Eκρηξη, άτομα υδρογόνου άρχισαν να ενώνονται και να αναφλέγονται, δημιουργώντας τα πρώτα αστέρια τα οποία καίγονταν με μεγάλη λαμπρότητα.

Θα περνούσαν δε άλλα 200 εκατομμύρια έτη πριν από την εποχή της πρώτης αστροφεγγιάς. Μια παρατήρηση δέκα ωρών από την υπέρυθρη φωτογραφική μηχανή του Spitzer προς τον αστερισμό του Δράκοντα συνέλαβε μια διάχυτη λάμψη υπέρυθρου φωτός, μικρότερη σε ενέργεια από το ορατό φως που βλέπουμε. Η ομάδα του Goddard λέει ότι αυτή η λάμψη είναι πιθανό να προέρχεται από τον πληθυσμό των άστρων ΙΙΙ, μια υποτιθέμενη κλάση αστεριών που σχηματίστηκαν πριν από όλα τα άλλα. (Τα αστέρια του πληθυσμού Ι και ΙΙ, ονομάστηκαν έτσι με τη σειρά της ανακάλυψής τους, και περιλαμβάνουν τους γνωστούς τύπους αστεριών που βλέπουμε τη νύχτα.)

Αριστερή εικόνα: Μάζες συγκεντρώνονται κάτω από τη δύναμη της βαρύτητας, κι έπειτα αναφλέγονται τα πρώτα αστέρια. Τελικά σχηματίζονται οι δομές των γαλαξιών.

Οι θεωρητικοί λένε ότι τα πρώτα αστέρια ήταν πιθανόν πάνω από εκατό φορές πιο μεγάλης μάζας από τον ήλιο μας και εξαιρετικά καυτά, φωτεινά, και βραχύβια, γιατί το καθένα έκαιγε για μόνο μερικά εκατομμύρια έτη. Το υπεριώδες φως που ο πληθυσμός ΙΙΙ των άστρων εξέπεμπε πρέπει να είναι μετατοπισμένο προς το ερυθρό, δηλαδή προς τις χαμηλότερες ενέργειες, λόγω της διαστολής του σύμπαντος. Άρα αυτό το φως πρέπει τώρα να είναι ανιχνεύσιμο στην περιοχή των υπέρυθρων ακτίνων.

"Αυτή η βαθιά παρατήρηση γέμισε με εξοικειωμένες εικόνες από άστρα και γαλαξίες", λέει ο Δρ John Mather, ανώτερος επιστήμονας του προγράμματος για το JWST και ένας από τους συντάκτες του άρθρου αυτού. "Αφαιρέσαμε όλα όσα ξέραμε - αστέρια και γαλαξίες και πλησίον και μακριά. Έτσι μείναμε με μια εικόνα τμήμα του ουρανού χωρίς τα αστέρια ή τους γαλαξίες, αλλά η εικόνα είχε ακόμα αυτό το υπέρυθρο φως σαν από κάποιες γιγαντιαίες σταγόνες, που νομίζουμε ότι θα μπορούσαν να είναι η ακτινοβολία από τα πρώτα -πρώτα αστέρια."

Αυτή η νέα ανακάλυψη του Spitzer συμφωνεί με τις παρατηρήσεις από τον δορυφόρο Εξερευνητή του Κοσμικού Υποβάθρου της NASA (COBE), που από τη δεκαετία του '90 είχε αποκαλύψει ότι μπορεί να υπάρχει ένα υπέρυθρο υπόβαθρο που δεν θα μπορούσε να αποδοθεί στα γνωστά αστέρια. Υποστηρίζει, επίσης, τις παρατηρήσεις από τον Έλεγχο Ανισοτροπίας Μικροκυμάτων Wilkinson της NASA από το 2003, που υπολόγισε ότι τα αστέρια ξεκίνησαν να λάμπουν για πρώτη φορά πριν 200 εκατομμύρια έως 400 εκατομμύρια έτη μετά από τη Μεγάλη Έκρηξη.

Οι επιστήμονες ομολογούν ότι έχουν δουλέψει πολύ σκληρά για να αποκλείσουν τις άλλες πηγές για να πάρουν το σήμα που παρατήρησαν. "Ακόμα και ένα μικρό σφάλμα στην απομάκρυνση αυτών των σημάτων από τα σημερινά άστρα, θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε παραπλανητικά αποτελέσματα", επισημαίνει στο Νature ο καθηγητής Ρίτσαρντ Έλις του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνια, ο οποίος όμως δεν συμμετείχε στη μελέτη.

Το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer, που παρατηρεί στο υπέρυθρο προωθήθηκε στο διάστημα από το Canaveral στις 25 Αυγούστου 2003.

Ο χαμηλός θόρυβος και η υψηλή ανάλυση της υπέρυθρης φωτογραφικής μηχανής του Spitzer επέτρεψε στην ομάδα να αφαιρέσουν την ομίχλη των γαλαξιών στο πρώτο πλάνο, φτιαγμένη από πρώην αστρικούς πληθυσμούς, έως ότου αποκαλύφθηκε το πρώτο φως. Η ομάδα, σημείωσε ότι οι μελλοντικές αποστολές, όπως το το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb της NASA που θα εκτοξευτεί το 2013, θα βρουν τις πρώτες μεμονωμένες μάζες αυτών των αστεριών ή των μεμονωμένων αστεριών που να έχουν φτιάξει τις πρώτες αστρικές μαύρες τρύπες ή σουπερνόβα.