Ανιχνεύθηκαν οι πιο απόμακροι και παλιοί γαλαξίες στον Κόσμο

Πηγή: Reuters, 10 Ιουλίου 2007

Αμερικανοί αστρονόμοι ανίχνευσαν τους πιο απόμακρους γαλαξίες το φως των οποίων χρειάστηκε κάπου 13 δισεκατομμύρια χρόνια για να έλθει μόλις τώρα στη Γη, ενώ γεννήθηκαν 500 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Είναι οι πιο απόμακροι γαλαξίες που ανιχνεύθηκαν ποτέ, σύμφωνα με τους αστρονόμους στο πανεπιστήμιο Caltech της Καλιφόρνιας.  Μέσω του τηλεσκοπίου Keck ΙΙ των 10 μέτρων, που είναι πάνω στο όρος Mauna Kea στο Μεγάλο Νησί της Χαβάης, μια διεθνής ομάδα επιστημόνων χρησιμοποίησε το φαινόμενο της βαρυτικής εστίασης για να βρει τα στοιχεία των απόμακρων γαλαξιών.

Η τεχνική αυτή χρησιμοποιείται για να βοηθήσει τους αστρονόμους να ανιχνεύσουν απόμακρους γαλαξίες, το φως από τους οποίους συχνά λυγίζει καθώς περνά μέσω βαρυτικών πεδίων τεράστιων αστρονομικών αντικειμένων στο διάστημα.

Το Σεπτέμβριο του 2006 Ιάπωνες αστρονόμοι ανήγγειλαν ότι είχαν βρει ένα γαλαξία με μία ερυθρή μετατόπιση z=7, που δείχνει ότι το αστρικό σμήνος είχε σχηματιστεί πριν 12.7 δισεκατομμύρια χρόνια ή 750 εκατομμύρια χρόνια μετά το  Big Bang. Τώρα οι αστρονόμοι του Caltech πήγαν ακόμα πιο πίσω ή 500 εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang. 

Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν μεγάλα σμήνη γαλαξιών στην τεχνική του βαρυτικού εστιασμού για να βρεθούν συστήματα που δεν θα ανιχνεύονταν ποτέ μέσω ενός παραδοσιακού τηλεσκοπίου. Η επίδραση που έχουν στην παρατήρηση αυτοί οι βαρυτικοί φακοί είναι τόσο μεγάλη, που σύμφωνα με τον επικεφαλής της ομάδας Richard Ellis: Ορισμένες από αυτές τις περιοχές μεγεθύνουν τον ουρανό έως και 20 φορές.

"Κοιτάζοντας μέσω προσεκτικά επιλεγμένων σμηνών, έχουμε εντοπίσει έξι γαλαξίες στη φάση του σχηματισμού αστέρων που φαίνονται σε πρωτοφανείς αποστάσεις, που αντιστοιχούν σε μια εποχή που ο Κόσμος ήταν 500 εκατομμυρίων ετών, ή λιγότερο από το 4% της σημερινής ηλικίας του", λέει ο αστρονόμος Richard Ellis του Caltech, επικεφαλής της ομάδας.

Οι επιστήμονες ανέφεραν ότι τα κοσμικά συμπεράσματα τους είναι σημαντικά στη συνεχιζόμενη αναζήτηση της "Κοσμικής Αυγής", που είναι ο όρος που οι επιστήμονες χρησιμοποιούν για να αναφερθούν στη στιγμή που το Σύμπαν πήγε από το πλήρες σκοτάδι στα πρώτα-πρώτα φωτεινά αστέρια και τους γαλαξίες.

 "Υπολογίζουμε ότι η συνδυασμένη ακτινοβολία αυτού του πληθυσμού θα μπορούσε να είναι επαρκής για να διασπάσει τα άτομα του υδρογόνου στο διάστημα εκείνη την περίοδο, και με αυτόν τον τρόπο τελείωσε ο Κοσμικός Μεσαίωνας", λέει ο μεταπτυχιακός σπουδαστής του Caltech Dan Stark, ο οποίος χρειάστηκε τρία έτη παρατηρήσεων για τη διατριβή του.

Ο όρος "Κοσμικός Μεσαίωνας" αναφέρεται σε μια περίοδο που κανένα αστέρι δεν έλαμπε, ξεκινώντας την εποχή που το σύμπαν ήταν ακριβώς 380.000 ετών. Να επισημάνουμε ότι το τέλος αυτής της εποχής ήταν το κίνητρο για την κοσμική έρευνα και είναι η αιτία για να χτιστούν ακόμη ισχυρότερα τηλεσκόπια στο μέλλον.

Ο Κοσμικός Μεσαίωνας

Μέχρι την εποχή των 380.000 χρόνων μετά το Big Bang (σύμφωνα με τις έρευνες του WMAP), η θερμοκρασία του σύμπαντος παρέμενε αρκετά υψηλή, ώστε να κρατά τα άτομα ιοντισμένα. Μέχρι τότε σε αυτή τη θάλασσα του κοσμικού πλάσματος, τα φωτόνια δεν είχαν τη δυνατότητα να ταξιδέψουν μακριά. Συνεχώς η ακτινοβολία αντιδρούσε με τα ελεύθερα ηλεκτρόνια και τα ιόντα και η ζωή τους ήταν μια συνεχής απορρόφηση, σκέδαση και επανεκπομπή.

Μετά από την εποχή αυτή η θερμοκρασία είχε πέσει γύρω στους 10⁴ βαθμούς Κέλβιν και η μέση ενέργεια γύρω στο 1 eV, κάτω από το δυναμικό ιονισμού των ατόμων. Βρήκαν λοιπόν την ευκαιρία και δημιουργήθηκαν ουδέτερα άτομα υδρογόνου και ηλίου αφού η ακτινοβολία δεν είχε πια την ενέργεια να ιονίσει τα άτομα.

Τα φωτόνια δεν εμποδίζονταν πια από τις συχνές αλληλεπιδράσεις με την ύλη (συζεύχθηκαν με φορτισμένα σωματίδια), και το σύμπαν, που μέχρι τότε ήταν αδιαφανές στα φωτόνια, έγινε διαφανές. Δηλαδή, μέχρι τότε δεν είχε τη δυνατότητα να διαφύγει - να διαχωριστεί - από την ύλη με αποτέλεσμα να μην μπορεί να μεταφέρει σε μας σήμερα τι συνέβαινε εκείνη την εποχή στο Σύμπαν (η εποχή του Κοσμικού Μεσαίωνα).

Η επικρατούσα μορφή ενέργειας μετά απ' αυτό το γεγονός ήταν η μάζα (που περιείχε και σκοτεινή ύλη, η φύση της οποίας δεν έχει ακόμα εξακριβωθεί), ενώ στην προηγούμενη φάση ήταν η ακτινοβολία.

Όταν το σύμπαν λοιπόν ψύχθηκε ακόμα πιο πολύ, τότε τα ηλεκτρόνια συνδέονται μόνιμα με δυνάμεις Coulomb με τους πυρήνες, κι έτσι σχηματίζονται ουδέτερα άτομα. Το κοσμικό πλάσμα (πλήρης ιονισμένη ύλη) γίνεται ένα νέφος αερίων, κυρίως υδρογόνου και ηλίου, μέσα στο οποίο η ακτινοβολία - τα φωτόνια - μπορεί να ταξιδέψει ελεύθερα. Η ύλη δηλαδή διαχωρίζεται από την ακτινοβολία ή όπως λέμε τα φωτόνια υφίστανται την τελευταία τους σκέδαση. Τότε το σύμπαν πέρασε από την κυριαρχία της ακτινοβολίας στην κυριαρχία της ύλης.

Αυτό σημαίνει ότι η συνεισφορά της ακτινοβολίας στην ολική ενέργεια του σύμπαντος μειώθηκε και αυξήθηκε η ενέργεια της ύλης.

Συγχρόνως δε, φάνηκε και το πρώτο φως των άστρων και των γαλαξιών στο σκοτεινό μέχρι τότε Σύμπαν. Η χρονολογία εκείνης της εποχής υπολογίζεται ότι ήταν μόλις 380.000 χρόνια μετά το Big Bang, οπότε το σύμπαν έγινε διαφανές στην ακτινοβολία. Επομένως, από την εποχή εκείνη μπορούν τα φωτόνια να μεταφέρουν πληροφορίες από το τότε σύμπαν σε μας σήμερα, με τη μορφή της Κοσμικής Ακτινοβολίας Υποβάθρου (Εποχή Κοσμικής Αναγέννησης).