Εντοπίστηκε το πιο μακρινό αντικείμενο στο σύμπαν

Πηγή: New Scientist, 28 Απριλίου 2009

Αστρονόμοι έχουν εντοπίσει το πιο μακρινό αντικείμενο που έχει βρεθεί ποτέ  στο σύμπαν - είναι ένα αυτοκαταστρεφόμενο άστρο που εξερράγη 13,1 δισ. έτη φωτός από τη Γη. Δηλαδή η έκρηξη συνέβη μόλις 640 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, γύρω στο τέλος του Κοσμικού Μεσαίωνα, όταν έλαμψαν τα πρώτα αστέρια και γαλαξίες στο διάστημα.

Το αντικείμενο αυτό εκπέμπει ακτίνες-γ (GRB) - ο λαμπρότερος  τύπος αστρικής έκρηξης. Η έκρηξη GRB συμβαίνει όταν περιστρεφόμενα άστρα μεγάλης μάζας καταρρέουν για να σχηματίσουν μαύρες τρύπες και εκπέμπουν πίδακες αερίου, που αναβλύζουν στο διάστημα με σχεδόν την ταχύτητα του φωτός. Αυτοί οι πίδακες στέλνουν ακτίνες γάμμα προς την κατεύθυνση μας, μαζί με ένα "λυκόφως" σε άλλα μήκη κύματος, τα οποία παράγονται όταν ο πίδακας θερμαίνει το αέριο που τον περιβάλλει.

Η πηγή της έκρηξης, που ονομάστηκε GRB 090423 (από την ημερομηνία που έγινε η ανακάλυψη του), είχε αρχικά διαφανεί από το δορυφόρο Swift της NASA.

Μέσα σε μια ώρα από τότε, άρχισε η πληροφόρηση των αστρονόμων οπότε τα επίγεια τηλεσκόπια σκόπευσαν το αντικείμενο για να μελετήσουν το λυκόφως της έκρηξης στο υπέρυθρο φάσμα. Μερικές από τις πρώτες παρατηρήσεις έγιναν στο Mauna Kea της Χαβάης με το Υπέρυθρες Τηλεσκόπιο και το τηλεσκόπιο Gemini North.

Αργότερα άλλα τηλεσκόπια μέτρησαν το φάσμα του λυκόφωτος της έκρηξης, αποκαλύπτοντας ότι το αντικείμενο απέχει περίπου 13,1 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη.

"Είναι όχι μόνο η πιο μακρινή έκρηξη ακτίνων-γ, αλλά είναι και το πιο μακρινό αντικείμενο γενικά στο σύμπαν," λέει ο Edo Berger του Κέντρου Αστροφυσικής στο Harvard και μέλος της ομάδας που παρατήρησε το αντικείμενο με το Gemini North.

'Τεντωμένο' φως

Για να μετρηθεί η απόσταση ενός αντικειμένου, οι αστρονόμοι μετρούν πόσο αυξήθηκε το μήκος κύματος του φωτός που προέρχεται από το αντικείμενο, ή όπως λέγεται την μετατόπιση προς το ερυθρό z, λόγω της διαστολής του χώρου. Έτσι βρέθηκε ότι η μετατόπιση προς το ερυθρό z (redshift) είναι 8.2, δηλαδή μας δείχνει ότι είναι το πιο απομακρυσμένο σώμα. Το προηγούμενο ρεκόρ GRB είχε ένα redshift z=6,7.

Άλλοι αστρονόμοι ισχυρίστηκαν ότι βρήκαν γαλαξίες σε ακόμη μεγαλύτερες αποστάσεις - με ένα redshift 10 και 9, αλλά τα συμπεράσματα αυτά εξακολουθούν να είναι ασαφή, λέει ο Joshua Bloom του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλευ, που παρατήρησε το λυκόφως της έκρηξης χρησιμοποιώντας το τηλεσκόπιο Gemini South στη Χιλή. Μέχρι τώρα, το ρεκόρ του redshift του πλέον απομακρυσμένου γαλαξία έχει βεβαιωθεί φασματοσκοπικώς  σαν 6.96.

Αυτή η τεράστια απόσταση καθιστά το νεκρό πλέον άστρο σαν το αντικείμενο που βρίσκεται πιο κοντά στην εποχή που ονομάζεται 'επαναϊονισμός', η οποία σημειώθηκε ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Την εποχή εκείνη, μια αδιαφανής ομίχλη από ουδέτερα άτομα υδρογόνα ιονίστηκαν από την ακτινοβολία που προερχόταν από τα πρώτα αστέρια και γαλαξίες, και, ενδεχομένως, και από την εξαύλωση των σωματιδίων της σκοτεινής ύλης.

'"Για την αστρονομία, αυτή είναι ένα γεγονός καμπή," λέει ο Bloom. "Πρόκειται για μια εποχή του σύμπαντος όπως ήταν πριν από την δημιουργία των περισσοτέρων δομών, που γνωρίζουμε σήμερα."

Η χρονική στιγμή της περιόδου του επαναιονισμού είναι ακόμη ασαφής, λέει ο Bloom. Αν οι αστρονόμοι μπορούν να βρουν περισσότερες εκρήξεις ακτίνων-γ σε ακόμη μεγαλύτερες αποστάσεις, θα μπορούσαν με τη βοήθεια των φασμάτων να καθορίσουν πότε ακριβώς έγινε το σύμπαν διαφανές και τι ήταν αυτό που ήταν υπεύθυνο για αυτή την διαδικασία.

"Κατ' αρχήν, μπορείτε να δείτε πολύ πρώιμες εποχές στο σύμπαν [με τις εκρήξεις GRB], όταν οτιδήποτε άλλο ήταν πολύ εξασθενημένο", λέει ο Nial Tanvir του Πανεπιστημίου του Leicester στο Ηνωμένο Βασίλειο, και μέλος μιας ομάδας που χρησιμοποίησε το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο στη Χιλή για να κάνει μία από τις πρώτες μετρήσεις της απόστασης από την έκρηξη.

Οι μακρινές εκρήξεις θα μπορούσαν επίσης να βοηθήσουν στην εξακρίβωση των θέσεων, όπου βρίσκονται οι γαλαξίες μέσα στους οποίους γίνονται οι εκρήξεις GRB. Κι αυτό μπορεί να γίνει από διαστημικά τηλεσκόπια, όπως είναι το αναβαθμισμένο Hubble ή το νέο υπέρυθρο τηλεσκόπιο James Webb, το οποίο πρόκειται να ξεκινήσει το 2013.

Ευαίσθητα και γρήγορα

Όμως, δημιουργώντας μια εικόνα των αρχών της δεκαετίας του σύμπαντος θα απαιτήσει πολλές εξεύρεση πιο απομακρυσμένες σπάσει, και την πρόοδο στην ανακάλυψη μακρινό εισβάλλει υπήρξε αργή. Swift έχει βρεθεί 120 ριπές μετριέται με αποστάσεις, αλλά μόνο τρεις - και το Κοινοβούλιο - ημερομηνία από την πρώτη δισεκατομμύρια χρόνια της ιστορίας του σύμπαντος.

Αυτό είναι εν μέρει επειδή αστέρια δεν αποτελούν σε υψηλά ποσοστά σε πολύ πρώιμο σύμπαν, πριν από μια redshift της τάξης του 5, και έτσι δεν εκρήγνυνται συχνά ως GRBs.

Αλλά είναι, επίσης, επειδή οι ανιχνευτές υπέρυθρων που είναι τόσο ευαίσθητο και αρκετά γρήγορος για τη μέτρηση πολύ μακρινό, βραχύβια GRB afterglows μόνον πρόσφατα έχουν αρχίσει να λειτουργούν. Κατά συνέπεια, οι αστρονόμοι μπορούν να έχουν τελείωσαν για τον εντοπισμό ορισμένων από τις πλέον απομακρυσμένες GRBs προσδιορίζονται από Swift.

Berger ελπίζει η ανακάλυψη αυτού του αντικειμένου θα επιταχύνουν την ανάπτυξη νέων τηλεσκόπια που θα μπορούσαν να ανακαλύψουν τέτοια afterglows με ακόμα μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα.

"Ως ένα αντικείμενο, [το σκάσει] είναι μια εκπληκτική απόδειξη της έννοιας», λέει ο Berger. "Νομίζω ότι έχουμε δείξει ότι η αξιόλογη επένδυση γιατί [μακρινό εισβάλλει] που πράγματι υπάρχουν."

Η NASA μελετά να φτιάξει ένα τηλεσκόπιο για την μελέτη του λυκόφωτος μετά τις εκρήξεις ακτίνων-γ, το οποίο θα ονομάζεται Joint Astrophysics Nascent Universe Satellite(JANUS).