Το Hubble βρίσκει εκατοντάδες νέων γαλαξιών στο πρώιμο σύμπαν

Πηγή: ESA, 22 Σεπτεμβρίου 2006

Αστρονόμοι αναλύοντας δύο από τις πιο βαθιές όψεις του σύμπαντος που έγιναν με το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble των NASA/ESA, αποκάλυψαν ένα χρυσό ορυχείο γαλαξιών, περισσοτέρων από πεντακίσιους, οι οποίοι υπήρχαν σε μια εποχή λιγότερο από ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά από το Big Bang.

Αυτοί δηλαδή οι γαλαξίες αναπτύχθηκαν όταν το σύμπαν ήταν λιγότερο από το 7% της σημερινής ηλικίας του (13,7 δισ. έτη). Όπως λένε οι ερευνητές, αυτό το δείγμα αντιπροσωπεύει την πιο συγκεντρωμένη ομάδα γαλαξιών στον πρώιμο Κόσμο.

Η ανακάλυψη αυτή είναι από επιστημονικής σκοπιάς ανεκτίμητη για την κατανόηση της προέλευσης των γαλαξιών, θεωρώντας ότι ακριβώς πριν από μια δεκαετία ο σχηματισμός των γαλαξιών ήταν κατά ένα μεγάλο μέρος ανεξερεύνητο έδαφος.

Οι αστρονόμοι δεν είχαν δει ποτέ έναν γαλαξία που να υπήρχε όταν το σύμπαν ήταν μόνο 1 δισ. ετών, έτσι η εύρεση 500 γαλαξιών σε μια έρευνα του Hubble, είναι ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός για τους κοσμολόγους.

Το Εξαιρετικά Βαθύ Πεδίο του Hubble (HUDF)

Οι γαλαξίες που παρουσιάζονται από τον Hubble είναι μικρότεροι από τους σημερινούς γιγαντιαίους γαλαξίες και πολύ γαλαζωποί στο χρώμα, δείχνοντας έτσι ότι είναι στο στάδιο γέννησης νέων άστρων. Οι εικόνες όμως εμφανίζονται κόκκινες λόγω της τεράστιας απόστασης των γαλαξιών από τη Γη (φαινόμενο ερυθρής μετατόπισης). Το μπλε φως από τα νέα αστέρια τους χρειάστηκε σχεδόν 13 χιλιάδες εκατομμύρια έτη για να φθάσει έως τη Γη. Κατά τη διάρκεια του ταξιδιού αυτού, το μπλε φως μετατοπίστηκε προς το ερυθρό φως,  λόγω της κοσμικής διαστολής του χώρου.

Λεπτομέρειες των μεμονωμένων απόμακρων γαλαξιών

"Βρίσκοντας τόσους πολλούς νάνους γαλαξίες, αλλά πολύ λίγους φωτεινούς, είναι ένα στοιχείο των γαλαξιών εκείνων που φτιάχνονται από μικρά κομμάτια - συγχωνεύονται μαζί όπως προβλέπεται από την ιεραρχική θεωρία του σχηματισμού των γαλαξιών", λέει ο αστρονόμος Rychard Bouwens του πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στη Santa Cruz που καθοδήγησε τη μελέτη του Hubble.

Ο Bouwens και η ομάδα του κατασκόπευσαν αυτούς τους γαλαξίες με μια ανάλυση στο Εξαιρετικά Βαθύ Πεδίο του Hubble (HUDF) - μια σκοτεινή περιοχή του ουρανού με πολύ-πολύ μακρινούς γαλαξίες - που ολοκληρώθηκε το 2004, και τη Βαθιά Έρευνα Προέλευσης από τα Μεγάλα Παρατηρητήρια (GOODS), που έγινε κατά το 2003.

Τα συμπεράσματα επίσης δείχνουν ότι αυτοί οι νάνοι γαλαξίες παρήγαν αστέρια με ένα άγριο ρυθμό, περίπου δέκα φορές πιο γρήγορα από ότι συμβαίνει τώρα στους κοντινούς γαλαξίες. Οι αστρονόμοι εδώ και καιρό συζητούσαν εάν τα καυτότερα αστέρια στους πρώιμους γαλαξίες - όπου σχηματίζονται τα νέα άστρα όπως αυτοί σε τούτη τη μελέτη - μπορεί να είχαν παράσχει αρκετή ακτινοβολία ώστε να θερμάνουν εκ νέου το ψυχρό αέριο του υδρογόνου, που υπήρχε στον χώρο μεταξύ των γαλαξιών στο πρώιμο σύμπαν. Το αέριο αυτό ψυχόταν από την εποχή της Μεγάλης Έκρηξης.

"Η εικόνα όλων αυτών των γαλαξιών όπου γεννούν πολλά άστρα παρέχει αποδεικτικά στοιχεία ότι υπήρξαν αρκετοί γαλαξίες 1 δισεκατομμύρια έτη μετά από τη Μεγάλη Έκρηξη για να κάνουν την επαναθέρμανση του σύμπαντος", εξήγησε το μέλος της ομάδας Garth Illingworth του ίδιου πανεπιστημίου. "Δίνει έμφαση σε μια περίοδο θεμελιώδους αλλαγής στον Κόσμο, και βλέπουμε τον πληθυσμό των γαλαξιών που επέφερε τούτη την αλλαγή."

Με όρους της διάρκειας ζωής του ανθρώπου, τα κοσμικά γεγονότα συμβαίνουν πολύ αργά. Η εξέλιξη των γαλαξιών και των άστρων, παραδείγματος χάριν, εμφανίζεται σε μια περίοδο χιλιάδων εκατομμυρίων ετών. Οι αστρονόμοι, επομένως, επιβεβαιώνουν σπάνια δραματικές, σχετικά συνοπτικές μεταβάσεις που αλλάζουν τον Κόσμο. Ένα τέτοιο γεγονός στο σύμπαν το "αναθερμαίνει".

Η αναθέρμανση, η αιτία της οποίας είναι η υπεριώδης ακτινοβολία των άστρων μέσα στους γαλαξίες, μετασχημάτισε το αέριο μεταξύ των γαλαξιών από ψυχρή, σκοτεινή σούπα υδρογόνου, σε ένα καυτό, διαφανές πλάσμα κατά τη διάρκεια μερικών μόνο εκατοντάδων εκατομμυρίων ετών. Με τη βοήθεια του Hubble, οι αστρονόμοι αρχίζουν τώρα να βλέπουν τα είδη των γαλαξιών που επέφεραν την επαναθέρμανση.

Ακριβώς πριν λίγα χρόνια, οι αστρονόμοι δεν είχαν την τεχνολογία για να κυνηγήσουν τους μακρινούς γαλαξίες σε μεγάλους αριθμούς. Η εγκατάσταση της Προηγμένης Κάμερας για Έρευνες (ACS) στο διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble το 2002 επέτρεψε στους αστρονόμους να εξετάσουν μερικές από τις βαθύτερες κοιλότητες του σύμπαντος μας. Οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν το ACS για να παρατηρήσουν τους απόμακρους γαλαξίες στην περιοχή HUDF και τις δημόσιες έρευνες GOODS.

Ένα άλλο σημαντικό βήμα στην εξερεύνηση των πρώτων εποχών του σύμπαντος θα εμφανιστεί εάν το Hubble υποβληθεί και σε μια άλλη βελτίωση, με την Πλανητική Κάμερα Ευρείου Πεδίου 3 (WFC3). Η υπέρυθρη ευαισθησία της WFC3 θα μας επιτρέψει να ανιχνεύσουμε γαλαξίες, που είναι τόσο μακριά που το υπεριώδες αρχικό φως των άστρων τους έχει 'τεντωθεί' στα υπέρυθρα μήκη κύματος λόγω της επέκτασης του σύμπαντος.

Οι γαλαξίες που αποκαλύφθηκαν μέχρι τώρα υπόσχονται ότι υπάρχουν πολλοί περισσότεροι γαλαξίες σε μεγαλύτερες αποστάσεις,  και αναμένουν την ανακάλυψη τους από το James Webb Διαστημικό Τηλεσκόπιο (JWST ) νέας γενιάς της NASA/ESA/CSA, που σχεδιάζεται να προωθηθεί το 2013.

Το JWST θα είναι σε θέση να δει ακόμα και το φως των πρώτων αντικειμένων που σχηματίστηκαν στον Κόσμο. Το δε όργανο NIRSPEC της ESA που θα ενσωματωθεί στην αποστολή, μπορεί ακόμη και να μετρήσει τις ακριβείς αποστάσεις αυτών των αντικειμένων.