Γαλαξίες στην “κοσμική αυγή” κρυμμένοι …πίσω από τη σκόνη

Σύνταξη: ecozen.gr

Κατά τη διερεύνηση νεαρών, μακρινών γαλαξιών, επιστήμονες παρατήρησαν απροσδόκητες εκπομπές που προέρχονταν από φαινομενικά κενές περιοχές στο διάστημα.

Όπως επιβεβαίωσε παγκόσμια ερευνητική ομάδα από το Εθνικό Αστρονομικό Αστεροσκοπείο της Ιαπωνίας στην πραγματικότητα προερχόταν από δύο πρόσφαντα ανακαλυφθέντες γαλαξίες που σκοτείνιασαν πολύ από την κοσμική σκόνη.

Ταξίδι στο χθες

Όταν οι αστρονόμοι κοιτούν βαθιά στον νυχτερινό ουρανό, παρατηρούν πώς ήταν το Σύμπαν πολύ καιρό πριν. Επειδή η ταχύτητα του φωτός είναι πεπερασμένη. Η μελέτη των πιο μακρινών παρατηρήσιμων γαλαξιών μας επιτρέπει να δούμε δισεκατομμύρια χρόνια στο παρελθόν, όταν το Σύμπαν ήταν πολύ νέο και οι γαλαξίες είχαν μόλις αρχίσει να σχηματίζουν αστέρια. Η μελέτη αυτού του «πρώιμου Σύμπαντος» είναι ένα από τα τελευταία σύνορα στην αστρονομία. Είναι απαραίτητη όμως για την κατασκευή ακριβών και συνεπών μοντέλων αστροφυσικής. Βασικός στόχος των επιστημόνων είναι να εντοπίσουν όλους τους γαλαξίες στα πρώτα δισεκατομμύρια χρόνια της κοσμικής ιστορίας. Να μετρήσουν τον ρυθμό με τον οποίο οι γαλαξίες αυξάνονταν σχηματίζοντας νέα αστέρια.

Οι πρώτοι γαλαξίες

Διάφορες προσπάθειες έχουν γίνει τις τελευταίες δεκαετίες για την παρατήρηση μακρινών γαλαξιών. Αυτοί χαρακτηρίζονται από ηλεκτρομαγνητικές εκπομπές που μετατοπίζονται έντονα στο κόκκινο (μετατοπίζονται προς μεγαλύτερα μήκη κύματος) πριν φτάσουν στη Γη. Μέχρι στιγμής, η γνώση μας για τους πρώτους γαλαξίες βασίστηκε κυρίως στις παρατηρήσεις με το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble (HST) και μεγάλα επίγεια τηλεσκόπια, τα οποία εξετάζουν την υπεριώδη εκπομπή τους (UV).

Ωστόσο, πρόσφατα, οι αστρονόμοι άρχισαν να χρησιμοποιούν τη μοναδική ικανότητα του τηλεσκοπίου Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) για να μελετήσουν μακρινούς γαλαξίες σε μήκη κύματος κάτω των χιλιοστών. Αυτό θα μπορούσε να είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για τη μελέτη “σκονισμένων” γαλαξιών που χάθηκαν στις έρευνες HST λόγω της απορρόφησης σκόνης από τις εκπομπές υπεριώδους ακτινοβολίας.

Το πρόγραμμα REBELS

Σε ένα μεγάλο πρόγραμμα που ονομάζεται REBELS (Reionization-Era Bright Emission Line Survey), οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν το ALMA για να παρατηρήσουν τις εκπομπές 40 γαλαξιών-στόχων κατά την κοσμική αυγή. Χρησιμοποιώντας αυτό το σύνολο δεδομένων, ανακάλυψαν πρόσφατα ότι οι περιοχές γύρω από μερικούς από αυτούς τους γαλαξίες περιέχουν περισσότερα από ό,τι φαίνονται.

Κατά την ανάλυση των παρατηρούμενων δεδομένων για δύο γαλαξίες REBELS, ο Δρ Yoshinobu Fudamoto του Research Institute for Science and Engineering at Waseda University, Japan και το National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ), παρατήρησαν ισχυρή εκπομπή σκόνης και μεμονωμένα ιονισμένο άνθρακα σε θέσεις που αντισταθμίζεται σημαντικά από τους αρχικούς στόχους. Προς έκπληξή του, ακόμη και ο εξαιρετικά ευαίσθητος εξοπλισμός όπως το HST δεν μπόρεσε να ανιχνεύσει καμία εκπομπή υπεριώδους ακτινοβολίας από αυτές τις θέσεις. Για να κατανοήσουν αυτά τα μυστηριώδη σήματα, ο Fudamoto και οι συνάδελφοί του τα διερεύνησαν περαιτέρω.

Κρυμμένα σήματα στη “σκόνη”

Στην τελευταία τους εργασία που δημοσιεύτηκε στο Nature, παρουσίασαν μια ενδελεχή ανάλυση. Αποκάλυψαν ότι αυτές οι απροσδόκητες εκπομπές προήλθαν από δύο άγνωστους προηγουμένως γαλαξίες που βρίσκονταν κοντά στους δύο αρχικούς στόχους REBELS. Αυτοί οι γαλαξίες δεν είναι ορατοί στα υπεριώδη ή ορατά μήκη κύματος καθώς είναι σχεδόν εντελώς σκοτεινοί εξαιτίας την κοσμική σκόνη. Ένας από αυτούς αντιπροσωπεύει τον πιο απομακρυσμένο γαλαξία σκοτεινό από σκόνη που έχει ανακαλυφθεί μέχρι τώρα.

Αυτό που εκπλήσσει περισσότερο σε αυτό το τρομερό εύρημα είναι ότι οι νεοανακαλυφθέντες γαλαξίες, που σχηματίστηκαν πριν από περισσότερα από 13 δισεκατομμύρια χρόνια, δεν είναι καθόλου παράξενοι σε σύγκριση με τους τυπικούς γαλαξίες της ίδιας εποχής. “Αυτοί οι νέοι γαλαξίες χάθηκαν όχι επειδή είναι εξαιρετικά σπάνιοι, αλλά μόνο επειδή είναι εντελώς σκοτεινοί”, εξηγεί ο Fudamoto. Ωστόσο, είναι ασυνήθιστο να βρεθούν τέτοιοι «σκονισμένοι» γαλαξίες στην πρώιμη περίοδο του Σύμπαντος (λιγότερο από 1 δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη). Αυτό υποδηλώνει ότι η τρέχουσα απογραφή του πρώιμου σχηματισμού γαλαξιών είναι πιθανότατα ατελής και θα απαιτούσε βαθύτερη έρευνα. “Είναι πιθανό να έχουμε έλλειμμα περίπου έναν στους πέντε γαλαξίες στο πρώιμο Σύμπαν μέχρι τώρα», προσθέτει ο Fudamoto.

Πού είμαστε σήμερα;

Οι ερευνητές αναμένουν ότι η άνευ προηγουμένου ικανότητα του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb (JWST) και η ισχυρή συνέργειά του με το ALMA θα οδηγούσαν σε σημαντικές προόδους σε αυτόν τον τομέα τα επόμενα χρόνια. «Η ολοκλήρωση της απογραφής των πρώιμων γαλαξιών μας με τους γαλαξίες που έχουν ήδη σβηστεί από τη σκόνη, όπως αυτοί που βρήκαμε αυτή τη φορά, θα είναι ένας από τους κύριους στόχους των ερευνών JWST και ALMA στο εγγύς μέλλον», δηλώνει ο Pascal Oesch από το Πανεπιστήμιο της Γενεύης.

Συνολικά, αυτή η μελέτη αποτελεί ένα σημαντικό βήμα για την αποκάλυψη όταν άρχισαν να σχηματίζονται οι πρώτοι γαλαξίες στο πρώιμο Σύμπαν, το οποίο με τη σειρά του θα μας βοηθήσει να καταλάβουμε πού βρισκόμαστε σήμερα.

Αυτά τα αποτελέσματα της έρευνας δημοσιεύονται ως Yoshinobu Fudamoto et al. «Κανονικοί γαλαξίες σκοτεινής σκόνης στην εποχή της επανιονισμού» στο περιοδικό Nature στις 22 Σεπτεμβρίου 2021.

Αυτό που εκπλήσσει περισσότερο σε αυτό το τρομερό εύρημα είναι ότι οι νεοανακαλυφθέντες γαλαξίες, που σχηματίστηκαν πριν από περισσότερα από 13 δισεκατομμύρια χρόνια, δεν είναι καθόλου παράξενοι σε σύγκριση με τους τυπικούς γαλαξίες της ίδιας εποχής. “Αυτοί οι νέοι γαλαξίες χάθηκαν όχι επειδή είναι εξαιρετικά σπάνιοι, αλλά μόνο επειδή είναι εντελώς σκοτεινοί”, εξηγεί ο Fudamoto.

Οι ερευνητές αναμένουν ότι η άνευ προηγουμένου ικανότητα του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb (JWST) και η ισχυρή συνέργειά του με το ALMA θα οδηγούσαν σε σημαντικές προόδους σε αυτόν τον τομέα τα επόμενα χρόνια. «Η ολοκλήρωση της απογραφής των πρώιμων γαλαξιών μας με τους γαλαξίες που έχουν ήδη σβηστεί από τη σκόνη, όπως αυτοί που βρήκαμε αυτή τη φορά, θα είναι ένας από τους κύριους στόχους των ερευνών JWST και ALMA στο εγγύς μέλλον», δηλώνει ο Pascal Oesch από το Πανεπιστήμιο της Γενεύης.

Συνολικά, αυτή η μελέτη αποτελεί ένα σημαντικό βήμα για την αποκάλυψη όταν άρχισαν να σχηματίζονται οι πρώτοι γαλαξίες στο πρώιμο Σύμπαν, το οποίο με τη σειρά του θα μας βοηθήσει να καταλάβουμε πού βρισκόμαστε σήμερα.

Αυτά τα αποτελέσματα της έρευνας δημοσιεύονται ως Yoshinobu Fudamoto et al. «Κανονικοί γαλαξίες σκοτεινής σκόνης στην εποχή της επανιονισμού» στο περιοδικό Nature στις 22 Σεπτεμβρίου 2021.