Astronomowie użyli obserwacji z Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) oraz należącego do ESO teleskopu VLT do ustalenia, że procesy gwiazdotwórcze w bardzo odległej galaktyce MACS1149-JD1 rozpoczęły się na niespodziewanie wczesnym etapie, zaledwie 250 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Odkrycie dotyczy również najodleglejszego tlenu kiedykolwiek wykrytego we Wszechświecie i najdalszej galaktyki zaobserwowanej przez ALMA oraz VLT. Wyniki ukażą się 17 maja 2018 r. w czasopiśmie “Nature”.

Galaktyka MACS1149-JD1 oddalona o 13.3 mld lat świetlnych

Międzynarodowy zespół astronomów wykorzystał ALMA do obserwacji odległej galaktyki o nazwie MACS1149-JD1. Udało się wykryć słabą poświatę emitowaną przez zjonizowany tlen z tej galaktyki. Gdy promieniowanie podczerwone podróżowało przez kosmos, rozszerzanie Wszechświata rozciągnęło je do fal o długości ponad dziesięć razy większej w momencie gdy dotarło do Ziemi i zostało wykryte przez ALMA. Zespół wydedukował, że sygnał został wyemitowany 13,3 miliarda lat temu (500 milionów lat po Wielkim Wybuchu), co czyni go najdalszym tlenem kiedykolwiek wykrytym przez teleskop. Występowanie tlenu jest wyraźną oznaką, że w tej galaktyce musiały być wcześniejsze generacje gwiazd.

„To było wstrząsające dojrzeć sygnał od odległego tlenu w danych z ALMA” mówi Takuya Hashimoto, pierwszy autor nowej publikacji pracujący w Osaka Sangyo University i National Astronomical Observatory of Japan„Ta detekcja przesuwa granice obserwowalnego Wszechświata.”

Oprócz tlenu dostrzeżonego przez ALMA dodatkowo przy pomocy należącego do ESO Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) wykryto także słabszy sygnał od emisji wodorowej. Odległość do galaktyki ustalona na podstawie tych obserwacji jest zgodna z dystansem oszacowanym na podstawie obserwacji tlenu. Czyni to MACS1149-JD1 najdalsza galaktyką z precyzyjnym pomiarem odległości i najdalsza zaobserwowaną kiedykolwiek przez ALMA lub VLT.

„Galaktyka jest widoczna w czasie, gdy Wszechświat miał zaledwie 500 milionów lat, a już wtedy posiadał populację dojrzałych gwiazd” wyjaśnia Nicolas Laporte, naukowiec z University College London (UCL) w Wielkiej Brytanii, drugi autor nowej publikacji. „Jesteśmy zatem w stanie wykorzystać tę galaktykę do wysondowania wcześniejszego, zupełnie niezbadanego okresu kosmicznej historii.”

Po Wielkim Wybuchu nie było tlenu we Wszechświecie, został utworzony w procesach fuzji jądrowej w pierwszych  gwiazdach, a następnie uwolniony gdy gwiazdy te umierały. Detekcja tlenu w MACS1149-JD1 wskazuje, że wcześniejsze generacje gwiazd już się uformowały i wyrzuciły tlen w zaledwie 500 milionów lat po początku Wszechświata.

Ale kiedy nastąpiło to wcześniejsze powstawania gwiazd? Aby się tego dowiedzieć, zespół zrekonstruował wcześniejszą historię MACS1149-JD1 korzystając z danych w podczerwieni zebranych przez należący do NASA/ESA Kosmiczny Teleskop Hubble’a oraz należący  do NASA Kosmiczny Teleskop Spitzera. Okazało się, że obserwowana jasność galaktyki może być dobrze wyjaśniona przez model, w którym początek formowania gwiazd odpowiada czasom zaledwie 250 milionów lat po początku Wszechświata.

Dojrzałość gwiazd widocznych w MACS1149-JD1 rodzi pytanie kiedy narodziły się pierwsze galaktyki zanurzone w całkowitej ciemności, epoce która astronomowie romantycznie nazywają „kosmicznym świtem”. Określając wiek MACS1149-JD1, zespół efektywnie pokazał, że galaktyki istniały wcześniej niż te, które potrafimy obecnie wykrywać.

Richard Ellis, astronom na UCL i współautor publikacji, podsumowuje: „Ustalanie kiedy wydarzył się kosmiczny świt jest podobne do poszukiwań Świętego Graala kosmologii i formowania się galaktyk. Dzięki nowym obserwacjom MACS1149-JD1 jesteśmy bliżej do bezpośredniego dostrzeżenia narodzin światła gwiazd! Ponieważ wszyscy jesteśmy stworzeni z materii przeprocesowanej w gwiazdach, jest to tak naprawdę poszukiwanie naszych korzeni.”

 

 

 

 

Źródło: https://www.eso.org