Το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer παρατήρησε το φως των πρώτων άστρων στο σύμπαν

Πηγή: NASA, 18 Δεκεμβρίου 2006

Νέες παρατηρήσεις που έγιναν από το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer της NASA υποδεικνύουν με ισχυρές αποδείξεις ότι το υπέρυθρο φως που ανιχνεύθηκε σε μια προγενέστερη μελέτη προήλθε από τις μάζες των πρώτων - πρώτων αντικειμένων του σύμπαντος. Τα πρόσφατα στοιχεία δείχνουν ότι αυτό το ετερόκλητο φως 'ραντίζει' ολόκληρο τον ουρανό και προέρχεται από σμήνη λαμπρών και τεράστιων αντικειμένων πάνω από 13 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά μας.

Το αριστερό τμήμα της εικόνας δείχνει τα άστρα και τους γαλαξίες στον αστερισμό της Μεγάλης Άρκτου, όπως αυτή λήφθηκε από το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer της NASA (προσκήνιο). Το δεξιό τμήμα είναι η ίδια εικόνα όταν καλύφθηκαν τα αστέρια, οι γαλαξίες και οι άλλες πηγές φωτός (υπόβαθρο)

Τα τηλεσκόπια μας έχουν φτάσει στο όριο τους και είμαστε πολύ κοντά για να πάρουμε μια σαφή εικόνα των πρώτων - πρώτων σμηνών αντικειμένων", λέει ο Δρ Alexander Kashlinsky του Κέντρου Διαστημικής Πτήσης Goddard της NASA και επικεφαλής συντάκτης δύο δημοσιευμένων αναφορών στο Astrophysical Journal Letters. "Οτιδήποτε κι αν είναι αυτά τα αντικείμενα, είναι πραγματικά απίστευτα φωτεινά και πολύ διαφορετικά από οτιδήποτε υπάρχει σήμερα."

Οι αστρονόμοι θεωρούν ότι τα αντικείμενα αυτά είναι είτε τα πρώτα αστέρια -- πολύ μεγάλα αστέρια με πάνω από 1.000 φορές τη μάζα του ήλιού μας -- είτε αδηφάγες μαύρες τρύπες που καταναλώνουν αέριο και ραντίζουν το διάστημα με τόνους ενέργειας. Εάν τα αντικείμενα είναι αστέρια, τότε τα σμήνη που παρατηρήθηκαν μπορεί να είναι οι πρώτοι μίνι-γαλαξίες που περιέχουν μια μάζα λιγότερη από περίπου ένα εκατομμύριο ήλιους. Για σύγκριση η μάζα του Γαλαξία μας είναι κάπου 100 δισεκατομμύρια φορές του ήλιου και δημιουργήθηκε πιθανώς όταν συγχωνεύτηκαν οι μίνι-γαλαξίες όπως αυτοί.

Η μελέτη αυτή είναι η λεπτομερής συνέχεια σε μια αρχική παρατήρηση, που παρουσιάστηκε στο περιοδικό Nature το Νοέμβριο του 2005 από τον Kashlinksy και την ομάδα του. Η νέα ανάλυση κάλυψε πέντε περιοχές του ουρανού και κράτησε εκατοντάδες ώρες παρατηρήσεων.

Οι επιστήμονες λένε ότι ο χώρος, ο χρόνος και η ύλη δημιουργήθηκαν πριν 13,7 δισεκατομμύρια έτη πριν μέσα σε μια τεράστια έκρηξη, το γνωστό Big Bang. Οι παρατηρήσεις του Κοσμικού Υποβάθρου Μικροκυμάτων από τον Δρ John Mather του Goddard, και της επιστημονικής ομάδας του υποστηρίζουν έντονα αυτήν την θεωρία. Και ο Mather κέρδισε το Νόμπελ του 2006 για τη φυσική για αυτήν την εργασία. Και πέρασαν  λίγες εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang προτού να διαμορφωθούν τα πρώτα αστέρια, τελειώνοντας έτσι τον αποκαλούμενο Κοσμικό Μεσαίωνα του σύμπαντος.

Με τη βοήθεια του Spitzer, η ομάδα Kashlinsky μελέτησε το Κοσμικό υπέρυθρο υπόβαθρο, ένα διάχυτο φως από αυτήν την πρώιμη εποχή όταν αρχικά προέκυψε η δομή που παρατηρήθηκε. Κάποιο από το φως προέρχεται από αστέρια ή κάποια δραστηριότητα μαύρων τρυπών που είναι τόσο  απόμακρα, που αν και το φως τους δημιουργήθηκε στο υπεριώδες ή το οπτικό τμήμα του φάσματος, τα μήκη κύματός τους έχουν τεντωθεί τόσο που σήμερα φαίνονται σαν υπέρυθρες ακτίνες. Η αιτία γι αυτή τη μετατόπιση προς το ερυθρό του μήκους λ  είναι η διαστολή του χωρόχρονου λόγω της επιταχυνόμενης επέκτασης του Κόσμου. Άλλα μέρη του κοσμικού υπέρυθρου υποβάθρου προέρχεται από το φως μακρινών άστρων που απορροφάται από τη σκόνη και επανεκπέμπεται σαν υπέρυθρη ακτινοβολία. 

Η ανάλυση αφαίρεσε προσεκτικά το φως από όλα τα αστέρια και τους γαλαξίες που βρίσκονταν σε πρώτο πλάνο (προσκήνιο) στις πέντε περιοχές του ουρανού, αφήνοντας μόνο το αρχαιότερο φως. Οι επιστήμονες μελέτησαν έπειτα τις διακυμάνσεις της έντασης της υπέρυθρης ακτινοβολίας, στο σχετικά διάχυτο φως. Οι διακυμάνσεις μας αποκάλυψαν μια συγκέντρωση αντικειμένων που παρήγαγαν το παρατηρηθέν φως.

"Είναι σαν να βλέπετε πυροτεχνήματα τη νύχτα από μια ολόκληρη πόλη", είπε ο Kashlinsky. "Εάν θα μπορούσατε να κλείσετε τα φώτα της πόλης, τότε μπορεί να πάρετε καθαρά το φως των πυροτεχνημάτων. Αυτό που κάναμε είναι να κόψουμε τα φώτα του τότε σύμπαντος για να δούμε το περίγραμμα των πρώτων πυροτεχνημάτων του."

"Το Spitzer προετοιμάζει ο έδαφος για το νέο διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, που πρέπει να είναι σε θέση να καταλάβει την ταυτότητα της φύσης των σμηνών αυτών", συμπλήρωσε.