Πόσο απέχει η άκρη του Σύμπαντος από τον πιο μακρινό γαλαξία; Ανακαλύφθηκε ο πιο μακρινός γαλαξίας στο σύμπαν Τα παλαιότερα αντικείμενα του γαλαξία

Οι αστρονόμοι βρήκαν το πιο μακρινό γνωστό αντικείμενο στο Σύμπαν. Ο γαλαξίας UDFy-38135539 είναι 13,1 δισεκατομμυρίων ετών, που σημαίνει ότι σχηματίστηκε μόλις 600 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Οι ερευνητές περιέγραψαν τον γαλαξία που ανακάλυψαν σε ένα άρθρο σε περιοδικό Φύση. Ο New Scientist γράφει εν συντομία για την εργασία.

Η πρώτη εικόνα του γαλαξία λήφθηκε από το τηλεσκόπιο Hubble τον Σεπτέμβριο του 2009. Η εκπομπή του πολύ χλωμού αντικειμένου ήταν έντονα μετατοπισμένη στο κόκκινο, μια μετατόπιση χαρακτηριστική των αρχαίων αντικειμένων. Όσο μεγαλύτερη είναι η μετατόπιση, τόσο παλαιότερο είναι το αντικείμενο - και, επομένως, τόσο μεγαλύτερη είναι η απόσταση που έχει διανύσει το φως από το αντικείμενο στον παρατηρητή. Ωστόσο, μια εναλλακτική εξήγηση είναι επίσης δυνατή - ακτινοβολία με παρόμοια φασματικά χαρακτηριστικά μπορεί να εκπέμπεται από αντικείμενα όπως οι καφέ νάνοι που βρίσκονται κοντά στο ηλιακό σύστημα.

Για να αποφασίσουν μεταξύ αυτών των δύο πιθανοτήτων, οι αστρονόμοι διεξήγαγαν 16 ώρες συνεχών παρατηρήσεων του αντικειμένου που βρήκαν χρησιμοποιώντας το τηλεσκόπιο 8,2 μέτρων του Ευρωπαϊκού Νότιου Αστεροσκοπείου (ESO) στη Χιλή. Η ανάλυση των συλλεχθέντων δεδομένων για το φάσμα του αντικειμένου επέτρεψε στους επιστήμονες να προσδιορίσουν ότι πρόκειται για γαλαξία και απέχει 13,1 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη (τόσα χρόνια χρειάστηκαν για να φτάσει το φως στην οπτική του τηλεσκοπίου). Το σύμπαν πιστεύεται ότι είναι περίπου 13,7 δισεκατομμυρίων ετών.

Σύμφωνα με τις πιο γενικά αποδεκτές υποθέσεις για την εξέλιξη του Σύμπαντος, αρκετές εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια άρχισαν να συνδυάζονται μεταξύ τους και να σχηματίζουν υδρογόνο. Μετά από άλλα 150 εκατομμύρια χρόνια, άρχισαν να σχηματίζονται οι πρώτοι γαλαξίες και ο χώρος μεταξύ τους γέμισε υδρογόνο, απορροφώντας το φως των αστεριών. Ωστόσο, σταδιακά, υπό την επίδραση της ακτινοβολίας από τα αστέρια, το υδρογόνο χωρίστηκε σε πρωτόνια και ηλεκτρόνια (αυτή η διαδικασία ονομάζεται επαναιονισμός) και το Σύμπαν έγινε σταδιακά διαφανές. Ο διαγαλαξιακός χώρος πιστεύεται ότι έχει καθαρίσει λίγο πολύ περίπου 800 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Το γεγονός ότι οι αστρονόμοι μπόρεσαν να δουν τον γαλαξία UDFy-38135539 σημαίνει ότι ο επαναιονισμός ήταν ήδη σε πλήρη εξέλιξη όταν το Σύμπαν ήταν μόλις 600 εκατομμυρίων ετών (διαφορετικά θα ήταν αδύνατο να παρατηρηθεί το UDFy-38135539). Οι υπολογισμοί από τους συγγραφείς της μελέτης δείχνουν ότι η ακτινοβολία από αυτόν τον γαλαξία από μόνη της δεν ήταν αρκετή για να καθαρίσει τον περιβάλλοντα χώρο, έτσι οι αστρονόμοι προτείνουν ότι το UDFy-38135539 «βοηθήθηκε» από γειτονικά αστρικά σμήνη.

Μέχρι τώρα, το πιο μακρινό αντικείμενο που βρέθηκε στο Σύμπαν είναι η έκρηξη ακτίνων γάμμα GRB 090423, η οποία συνέβη πριν από περίπου 13,1 δισεκατομμύρια χρόνια (σύμφωνα με ενημερωμένες εκτιμήσεις - περίπου 13 δισεκατομμύρια χρόνια πριν).

«Γυρίσαμε πίσω τον χρόνο, ήρθαμε πολύ κοντά στους πρώτους γαλαξίες, οι οποίοι πιστεύουμε ότι σχηματίστηκαν περίπου 200 - 300 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη», αναφέρει το RIA Novosti, έναν από τους συγγραφείς του έργου, τον Garth Illingworth. Το μοναδικό αντικείμενο αποδείχθηκε ότι ήταν ο UDFj-39546284 - ένας μακρινός γαλαξίας που έσπασε ρεκόρ που διακρίθηκε από ένα σχετικά χαμηλό ρυθμό σχηματισμού άστρων. Μια σύγκριση δεδομένων σχετικά με αυτό με πληροφορίες σχετικά με άλλους σχετικά κοντινότερους και «παλαιότερους» γαλαξίες έδειξε ότι ο ρυθμός σχηματισμού άστρων στους γαλαξίες έχει δεκαπλασιαστεί σε μόλις 170 εκατομμύρια χρόνια.

«Πρόκειται για εκπληκτική ανάπτυξη σε μια περίοδο που είναι μόνο το 1% της τρέχουσας ηλικίας του σύμπαντος», λέει ο Illingworth. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, αυτά τα δεδομένα συνάδουν με μια ιεραρχική εικόνα του σχηματισμού γαλαξιών, στην οποία οι γαλαξίες αναπτύσσονται και συγχωνεύονται υπό την επίδραση της βαρύτητας της σκοτεινής ύλης. Ο γαλαξίας που ανακάλυψαν οι επιστήμονες είναι πολύ μικρότερος και ελαφρύτερος από τους σύγχρονους σπειροειδείς γαλαξίες. Έτσι, ο Γαλαξίας μας είναι περίπου 100 φορές πιο ογκώδης.

Η αναζήτηση για όλο και πιο μακρινά κοσμικά αντικείμενα βοηθά τους αστρονόμους να κοιτάξουν στο μακρινό παρελθόν του Σύμπαντος. Επειδή η ταχύτητα του φωτός είναι πεπερασμένη, βλέπουμε τους μακρινούς γαλαξίες όπως ήταν στο μακρινό παρελθόν. Οι αστρονόμοι παρατηρούν τον γαλαξία UDFj-39546284 όπως ήταν όταν η ηλικία του Σύμπαντος ήταν μόλις 480 εκατομμύρια χρόνια.

Ο κύριος δείκτης της απόστασης από τους μακρινούς γαλαξίες είναι η κόκκινη μετατόπιση - μια μετατόπιση γραμμών στο φάσμα λόγω του φαινομένου Doppler. Όσο μεγαλύτερη είναι η ερυθρή μετατόπιση, τόσο πιο μακριά βρίσκεται το κοσμικό αντικείμενο, αφού με την απόσταση, σύμφωνα με το νόμο του Hubble, αυξάνεται η ταχύτητα διαφυγής των γαλαξιών. Σύμφωνα με τους συγγραφείς της ανακάλυψης του πιο απομακρυσμένου γαλαξία, η μετατόπισή του στο κόκκινο μπορεί να είναι 10,3. Ωστόσο, αυτά τα δεδομένα δεν είναι οριστικά, αφού στο παρόν στάδιο ανάπτυξης της αστρονομίας, η ακριβής μέτρηση της μετατόπισης στο κόκκινο είναι εξαιρετικά δύσκολο έργο. «Μέχρι να μετρηθεί η ερυθρή μετατόπιση χρησιμοποιώντας φασματοσκοπικές μεθόδους, παραμένει απλώς υποψήφιος, αν και καλός υποψήφιος», σχολίασε την ανακάλυψη ο αστροφυσικός Σεργκέι Ποπόφ από το Αστρονομικό Ινστιτούτο Sternberg.

Εάν η μετατόπιση προς το κόκκινο του ανοιχτού γαλαξία αποδειχθεί πραγματικά στην περιοχή 9 - 10, τότε το αντικείμενο θα αναγνωριστεί ως το αρχαιότερο στο Σύμπαν. Εν τω μεταξύ, αυτόν τον τίτλο κατείχε ο γαλαξίας UDFy-38135539, που βρίσκεται 13 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη. Ανακαλύφθηκε τον Οκτώβριο του 2010 από αστρονόμους του Ευρωπαϊκού Νότιου Αστεροσκοπείου (ESO). Η ερυθρή μετατόπιση αυτού του γαλαξία αποδείχθηκε ότι ήταν 8,5549, και τον βλέπουμε όπως ήταν περίπου πριν από 600 εκατομμύρια χρόνια.

Η μελέτη των πιο μακρινών γαλαξιών μπορεί να αποκαλύψει αντικείμενα δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, αλλά ακόμη και με τέλεια τεχνολογία, το χωρικό χάσμα μεταξύ του πιο μακρινού γαλαξία και της Μεγάλης Έκρηξης θα παραμείνει τεράστιο.

Κοιτάζοντας μέσα στο Σύμπαν, βλέπουμε φως παντού, σε όλες τις αποστάσεις που μπορούν να κοιτάξουν τα τηλεσκόπια μας. Κάποια στιγμή όμως θα συναντήσουμε περιορισμούς. Ένα από αυτά επιβάλλεται από την κοσμική δομή που σχηματίζεται στο Σύμπαν: μπορούμε να δούμε αστέρια, γαλαξίες κ.λπ., μόνο αν εκπέμπουν φως. Χωρίς αυτό, τα τηλεσκόπια μας δεν μπορούν να δουν τίποτα. Ένας άλλος περιορισμός κατά τη χρήση μορφών αστρονομίας εκτός του φωτός είναι το όριο στο πόσο μέρος του Σύμπαντος ήταν προσβάσιμο σε εμάς από τη Μεγάλη Έκρηξη. Αυτές οι δύο ποσότητες μπορεί να μην σχετίζονται μεταξύ τους, και σε αυτό το θέμα ο αναγνώστης μας κάνει μια ερώτηση:

Γιατί η ερυθρή μετατόπιση του CMB είναι στο εύρος των 1000, αν και η υψηλότερη μετατόπιση προς το κόκκινο από οποιονδήποτε γαλαξία έχουμε δει είναι 11;

Ολόκληρο το σύνολο των όσων γνωρίζουμε, βλέπουμε, παρατηρούμε και αλληλεπιδρούμε με αυτό ονομάζεται «παρατηρήσιμο σύμπαν». Πιθανότατα υπάρχουν ακόμη περισσότερες περιοχές του Σύμπαντος πέρα, και με την πάροδο του χρόνου θα μπορούμε να βλέπουμε όλο και περισσότερες από αυτές τις περιοχές καθώς το φως από μακρινά αντικείμενα φτάνει τελικά σε εμάς μετά από ένα ταξίδι δισεκατομμυρίων ετών στο διάστημα. Μπορούμε να δούμε αυτό που βλέπουμε (και περισσότερο, όχι λιγότερο) λόγω ενός συνδυασμού τριών παραγόντων:

• Έχει περάσει ένας πεπερασμένος χρόνος από τη Μεγάλη Έκρηξη, 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια.


• Η ταχύτητα του φωτός, η μέγιστη ταχύτητα για οποιοδήποτε σήμα ή σωματίδιο που κινείται μέσα από το Σύμπαν, είναι πεπερασμένη και σταθερή.


• Ο ίδιος ο ιστός του διαστήματος εκτείνεται και επεκτείνεται από τη Μεγάλη Έκρηξη.

Αυτό που βλέπουμε σήμερα είναι το αποτέλεσμα αυτών των τριών παραγόντων, μαζί με την αρχική κατανομή της ύλης και της ενέργειας που λειτουργούν σύμφωνα με τους νόμους της φυσικής σε όλη την ιστορία του Σύμπαντος. Αν θέλουμε να μάθουμε πώς ήταν το Σύμπαν σε οποιαδήποτε πρώιμη χρονική στιγμή, πρέπει απλώς να παρατηρήσουμε πώς είναι σήμερα, να μετρήσουμε όλες τις σχετικές παραμέτρους και να υπολογίσουμε πώς ήταν στο παρελθόν. Για να γίνει αυτό θα χρειαστούμε πολλές παρατηρήσεις και μετρήσεις, αλλά οι εξισώσεις του Αϊνστάιν, αν και τόσο δύσκολες, είναι τουλάχιστον σαφείς. Τα αποτελέσματα που προκύπτουν καταλήγουν σε δύο εξισώσεις, γνωστές ως εξισώσεις Friedmann, και κάθε σπουδαστής της κοσμολογίας αντιμετωπίζει το καθήκον να τις λύσει άμεσα. Αλλά, για να είμαστε ειλικρινείς, μπορέσαμε να κάνουμε μερικές εκπληκτικές μετρήσεις των παραμέτρων του Σύμπαντος.

Κοιτώντας προς τον βόρειο πόλο του Γαλαξία μας, μπορούμε να κοιτάξουμε στα βάθη του διαστήματος. Αυτή η εικόνα περιέχει εκατοντάδες χιλιάδες γαλαξίες και κάθε pixel είναι ένας διαφορετικός γαλαξίας.

Γνωρίζουμε πόσο γρήγορα επεκτείνεται σήμερα. Γνωρίζουμε ποια είναι η πυκνότητα της ύλης προς οποιαδήποτε κατεύθυνση κοιτάξουμε. Γνωρίζουμε πόσες δομές σχηματίζονται σε όλες τις κλίμακες, από σφαιρικά σμήνη έως νάνους γαλαξίες, από μεγάλους γαλαξίες έως ομάδες γαλαξιών, σμήνη και νηματοειδείς δομές μεγάλης κλίμακας. Γνωρίζουμε πόση κανονική ύλη, σκοτεινή ύλη, σκοτεινή ενέργεια, καθώς και μικρότερα συστατικά όπως τα νετρίνα, η ακτινοβολία, ακόμη και οι μαύρες τρύπες βρίσκονται στο Σύμπαν. Και μόνο από αυτές τις πληροφορίες, με παρέκταση πίσω στο χρόνο, μπορούμε να υπολογίσουμε τόσο το μέγεθος του Σύμπαντος όσο και το ρυθμό διαστολής του σε οποιαδήποτε στιγμή της κοσμικής ιστορίας του.

Λογαριθμική γραφική παράσταση του μεγέθους του παρατηρήσιμου Σύμπαντος σε σχέση με την ηλικία

Σήμερα, το παρατηρήσιμο Σύμπαν μας εκτείνεται περίπου 46,1 δισεκατομμύρια έτη φωτός προς όλες τις κατευθύνσεις από την άποψή μας. Σε αυτή την απόσταση βρίσκεται το σημείο εκκίνησης ενός φανταστικού σωματιδίου που ξεκίνησε τη στιγμή της Μεγάλης Έκρηξης και, ταξιδεύοντας με την ταχύτητα του φωτός, θα έφτανε σε εμάς σήμερα, 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια αργότερα. Κατ' αρχήν, σε αυτή την απόσταση δημιουργήθηκαν όλα τα βαρυτικά κύματα που είχαν απομείνει από τον κοσμικό πληθωρισμό - η συνθήκη που προηγήθηκε της Μεγάλης Έκρηξης, δημιούργησε το Σύμπαν και παρείχε όλες τις αρχικές συνθήκες - δημιουργήθηκαν.

Τα βαρυτικά κύματα που δημιουργούνται από τον κοσμικό πληθωρισμό είναι το παλαιότερο σήμα που θα μπορούσε ενδεχομένως να ανιχνεύσει η ανθρωπότητα. Γεννήθηκαν στο τέλος του κοσμικού πληθωρισμού και στην αρχή του καυτού Big Bang.

Αλλά υπάρχουν άλλα σήματα στο Σύμπαν. Όταν ήταν 380.000 ετών, η υπολειπόμενη ακτινοβολία από τη Μεγάλη Έκρηξη σταμάτησε να διασκορπίζεται από ελεύθερα φορτισμένα σωματίδια καθώς σχημάτιζαν ουδέτερα άτομα. Και αυτά τα φωτόνια, αφού σχηματίσουν άτομα, συνεχίζουν να μετατοπίζονται προς το κόκκινο μαζί με τη διαστολή του Σύμπαντος και μπορούν να φανούν σήμερα χρησιμοποιώντας μια κεραία/τηλεσκόπιο μικροκυμάτων ή ραδιοφώνου. Αλλά λόγω του γρήγορου ρυθμού διαστολής του Σύμπαντος στα πρώτα στάδια, η «επιφάνεια» που μας «λάμπει» με αυτό το υπολειπόμενο φως - το κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων - απέχει μόλις 45,2 δισεκατομμύρια έτη φωτός. Η απόσταση από την αρχή του Σύμπαντος μέχρι το σημείο όπου βρισκόταν το Σύμπαν μετά από 380.000 χρόνια είναι ίση με 900 εκατομμύρια έτη φωτός!

Οι ψυχρές διακυμάνσεις (μπλε) στο CMB δεν είναι πιο κρύες αυτές καθαυτές, αλλά απλώς αντιπροσωπεύουν περιοχές αυξημένης βαρυτικής έλξης λόγω της αυξημένης πυκνότητας της ύλης. Οι θερμές (κόκκινες) περιοχές είναι πιο θερμές επειδή η ακτινοβολία σε αυτές τις περιοχές ζει σε ένα πιο ρηχό βαρυτικό πηγάδι. Με την πάροδο του χρόνου, οι πυκνότερες περιοχές είναι πιο πιθανό να εξελιχθούν σε αστέρια, γαλαξίες και σμήνη, ενώ οι λιγότερο πυκνές περιοχές είναι λιγότερο πιθανό να το κάνουν.

Θα περάσει πολύς καιρός μέχρι να βρούμε τον πιο μακρινό γαλαξία στο Σύμπαν που έχουμε ανακαλύψει. Αν και οι προσομοιώσεις και οι υπολογισμοί δείχνουν ότι τα πρώτα αστέρια θα μπορούσαν να είχαν σχηματιστεί 50-100 εκατομμύρια χρόνια μετά την αρχή του Σύμπαντος, και οι πρώτοι γαλαξίες μετά από 200 εκατομμύρια χρόνια, δεν έχουμε κοιτάξει ακόμα τόσο πίσω (αν και υπάρχει ελπίδα ότι μετά την εκτοξεύσει τον επόμενο χρόνο το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, μπορούμε να το κάνουμε!). Σήμερα, το κοσμικό ρεκόρ κατέχει ο γαλαξίας που φαίνεται παρακάτω, ο οποίος υπήρχε όταν το Σύμπαν ήταν 400 εκατομμυρίων ετών - αυτό είναι μόνο το 3% της τρέχουσας ηλικίας του. Ωστόσο, αυτός ο γαλαξίας, ο GN-z11, βρίσκεται μόλις 32 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά: αυτό είναι περίπου 14 δισεκατομμύρια έτη φωτός από την «άκρη» του παρατηρήσιμου Σύμπαντος.

Ο πιο μακρινός γαλαξίας που ανακαλύφθηκε: GN-z11, φωτογραφία από την παρατήρηση GOODS-N που πραγματοποιήθηκε από το τηλεσκόπιο Hubble.

Ο λόγος για αυτό είναι ότι στην αρχή ο ρυθμός επέκτασης έπεσε πολύ γρήγορα με την πάροδο του χρόνου. Όταν ο γαλαξίας Gz-11 υπήρχε όπως τον βλέπουμε, το Σύμπαν επεκτεινόταν 20 φορές πιο γρήγορα από ό,τι σήμερα. Όταν εκπέμπεται το CMB, το Σύμπαν επεκτεινόταν 20.000 φορές πιο γρήγορα από ό,τι σήμερα. Την εποχή της Μεγάλης Έκρηξης, από όσο γνωρίζουμε, το Σύμπαν επεκτεινόταν 10 36 φορές πιο γρήγορα, ή 1.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 φορές πιο γρήγορα από ό,τι σήμερα. Με την πάροδο του χρόνου, ο ρυθμός διαστολής του Σύμπαντος έχει μειωθεί πολύ.

Και αυτό είναι πολύ καλό για εμάς! Η ισορροπία μεταξύ του πρωτογενούς ρυθμού διαστολής και της συνολικής ποσότητας ενέργειας στο Σύμπαν σε όλες τις μορφές του διατηρείται τέλεια, μέχρι το λάθος των παρατηρήσεών μας. Αν υπήρχε έστω και λίγη περισσότερη ύλη ή ακτινοβολία στο σύμπαν από νωρίς, θα είχε καταρρεύσει πριν από δισεκατομμύρια χρόνια και δεν θα υπήρχαμε. Εάν υπήρχε πολύ λίγη ύλη ή ακτινοβολία στο σύμπαν από νωρίς, θα διαστέλλονταν τόσο γρήγορα που τα σωματίδια δεν θα μπορούσαν να συναντηθούν μεταξύ τους για να σχηματίσουν ακόμη και άτομα, πόσο μάλλον πιο περίπλοκες δομές όπως γαλαξίες, αστέρια, πλανήτες και άνθρωποι. Η κοσμική ιστορία που μας λέει το Σύμπαν είναι μια ιστορία ακραίας ισορροπίας, χάρη στην οποία υπάρχουμε.

Η περίπλοκη ισορροπία μεταξύ του ρυθμού διαστολής και της συνολικής πυκνότητας του Σύμπαντος είναι τόσο λεπτή που ακόμη και μια απόκλιση 0,00000000001% προς οποιαδήποτε κατεύθυνση θα καθιστούσε το Σύμπαν εντελώς ακατοίκητο για οποιαδήποτε ζωή, αστέρια ή ακόμα και πλανήτες σε οποιαδήποτε δεδομένη στιγμή.

Εάν οι καλύτερες τρέχουσες θεωρίες μας είναι σωστές, τότε οι πρώτοι αληθινοί γαλαξίες θα έπρεπε να έχουν σχηματιστεί μεταξύ 120 και 210 εκατομμυρίων ετών πριν. Αυτό αντιστοιχεί σε μια απόσταση από εμάς από αυτούς 35-37 δισεκατομμύρια έτη φωτός και μια απόσταση από τον πιο μακρινό γαλαξία μέχρι την άκρη του παρατηρήσιμου Σύμπαντος 9-11 δισεκατομμυρίων ετών φωτός σήμερα. Αυτό είναι εξαιρετικά μακριά και μιλά για ένα εκπληκτικό γεγονός: το Σύμπαν επεκτάθηκε εξαιρετικά γρήγορα στα αρχικά στάδια, και σήμερα διαστέλλεται πολύ πιο αργά. Το 1% της ηλικίας του Σύμπαντος ευθύνεται για το 20% της συνολικής διαστολής του!

Η ιστορία του Σύμπαντος είναι γεμάτη φανταστικά γεγονότα, αλλά από τότε που τελείωσε ο πληθωρισμός και συνέβη το Big Bang, ο ρυθμός διαστολής μειώθηκε γρήγορα και επιβραδύνεται καθώς η πυκνότητα συνεχίζει να μειώνεται.

Η διαστολή του Σύμπαντος τεντώνει το μήκος κύματος του φωτός (και είναι υπεύθυνη για την ερυθρή μετατόπιση που βλέπουμε), και η μεγάλη ταχύτητα αυτής της διαστολής είναι υπεύθυνη για τη μεγάλη απόσταση μεταξύ του μικροκυματικού υποβάθρου και του πιο απομακρυσμένου γαλαξία. Αλλά το μέγεθος του Σύμπαντος σήμερα αποκαλύπτει κάτι άλλο εκπληκτικό: απίστευτα αποτελέσματα που έχουν συμβεί με την πάροδο του χρόνου. Με την πάροδο του χρόνου, το Σύμπαν θα συνεχίσει να διαστέλλεται όλο και περισσότερο, και μέχρι να γίνει δεκαπλάσια της ηλικίας του σήμερα, οι αποστάσεις θα έχουν αυξηθεί τόσο πολύ που δεν θα μπορούμε πλέον να δούμε κανέναν γαλαξία εκτός από μέλη της τοπικής μας ομάδας, ακόμα και με τηλεσκόπιο αντίστοιχο του Hubble. Απολαύστε όλα όσα είναι ορατά σήμερα, τη μεγάλη ποικιλομορφία αυτού που υπάρχει σε όλες τις κοσμικές κλίμακες. Δεν θα κρατήσει για πάντα!

Το τροχιακό τηλεσκόπιο Hubble, που εκτοξεύτηκε το 1990, έχει γίνει το κύριο όργανο των γήινων, διευρύνοντας τα ορατά όρια του Σύμπαντος. Οι τίτλοι «οι αστρονόμοι βρήκαν τον πιο μακρινό γαλαξία» έχουν γίνει γνωστοί στα μέσα ενημέρωσης και τις επιστημονικές δημοσιεύσεις, επειδή είναι πράγματι δυνατό να βρεθεί το πιο μακρινό αντικείμενο τουλάχιστον κάθε μέρα. Μπορεί να φαίνεται ότι τέτοιες ανακαλύψεις δεν φέρνουν μια ποιοτική ανακάλυψη: όσο πιο δυνατά βγάζουμε τα κιάλια έξω από την πόλη, τόσο πιο μακριά βλέπουμε.

Ωστόσο, αυτή η αναλογία δεν είναι απολύτως κατάλληλη εδώ. Παίρνοντας πιο δυνατά κιάλια, συνεχίζουμε να βλέπουμε ουσιαστικά τα ίδια αντικείμενα - χωράφια, ποτάμια, δάση, κτίρια. Όλα αυτά μεγαλώνουν, κινούνται, στέκονται και δεν πέφτουν σύμφωνα με νόμους γνωστούς από καιρό.

Η «άκρη» που είναι ορατή σήμερα περιέχει αντικείμενα που εξέπεμψαν φως μόλις εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Εκείνη την εποχή, το Σύμπαν μόλις είχε αρχίσει να διαμορφώνεται. Επομένως, όταν ανακαλύπτουμε τους πιο μακρινούς γαλαξίες, προσπαθούμε να καταλάβουμε όχι «τι είναι επόμενο;», αλλά «πώς ξεκίνησαν όλα;»

Redshift

Γραμμή σύμπαντος Redshift είναι ο λόγος του μεγέθους της μετατόπισης της φασματικής γραμμής προς την πλευρά του μεγαλύτερου μήκους κύματος προς το μήκος κύματος στο εργαστηριακό πλαίσιο αναφοράς.

Για αντικείμενα που εξέπεμψαν φως στην αυγή του Σύμπαντος, αυτή η μετατόπιση είναι αρκετές φορές μεγαλύτερη από το ίδιο το μήκος κύματος

Το Σύμπαν διαστέλλεται συνεχώς και όσο περισσότερο παρατηρείται ένα αντικείμενο σε μεγάλη κλίμακα, τόσο πιο γρήγορα απομακρύνεται από εμάς. Επομένως, το πιο βολικό μέτρο της απόστασης είναι η εκτίμηση της ερυθρότητας ενός αντικειμένου που προκαλείται από το φαινόμενο Doppler. Ο πιο μακρινός γαλαξίας μέχρι πρόσφατα αντιστοιχούσε σε ερυθρή μετατόπιση z=8,6. Γεννήθηκε 600 εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang.

Η περίοδος από 150 έως 800 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη αναφέρεται στη λεγόμενη περίοδο επαναιονισμού, όταν τα πρώτα αστέρια και οι γαλαξίες ιονοποίησαν το διαγαλαξιακό αέριο.

Σε μια δημοσίευση που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature, αστρονόμοι με επικεφαλής τον Richard Bowens του Πανεπιστημίου του Leiden αναφέρουν την ανακάλυψη ενός ακόμη πιο απομακρυσμένου γαλαξία με μετατόπιση στο κόκκινο περίπου 10. Ο γαλαξίας UDFj-39546284 εντοπίστηκε το 2009, μόλις τρεις μήνες μετά το τηλεσκόπιο Hubble Έχει εγκατασταθεί μια ευρυγώνια κάμερα UDFj-39546284. Η αχνή κηλίδα που είναι ορατή στον βαθύ ουρανό δεν είναι τίποτα άλλο παρά ένας συμπαγής γαλαξίας που αποτελείται από νεαρά μπλε αστέρια. Το φως που βλέπουμε από αυτό εκπέμπεται μόλις 480 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

«Αυτές οι παρατηρήσεις μας δίνουν την καλύτερη ματιά στα παλαιότερα αντικείμενα που έχουν βρεθεί», εξήγησε ο Richard Bowens.

Ο γαλαξίας του οποίου το φως έφτασε σε εμάς είναι πολύ μικρός και νέος για να έχει σπειροειδή μορφή ή άλλα χαρακτηριστικά. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι ο γαλαξίας κατοικήθηκε από αστέρια ηλικίας 100-200 εκατομμυρίων ετών. Σχηματίστηκαν από αέριο που συλλέχτηκε γύρω από συστάδες μυστηριώδους σκοτεινής ύλης.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, κατά την παρατηρούμενη εποχή, το νεαρό Σύμπαν βίωνε ένα είδος baby boom: στην περίοδο από 480 έως 650 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, ο αριθμός των αστεριών αυξήθηκε κατά μία τάξη μεγέθους. «Ο ξέφρενος ρυθμός με τον οποίο γεννήθηκαν τα αστέρια μας λέει ότι αν κοιτάξουμε λίγο πιο πίσω, θα δούμε πολύ πιο δραματικές αλλαγές που συνέβησαν κατά τη διάρκεια του σχηματισμού των πρώτων γαλαξιών», δήλωσε ο Garth Illingworth του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια, Santa. Κρουζ.

Έχοντας περάσει το σημάδι z=10, οι αστρονόμοι πλησίασαν την «άκρη της άκρης». Τα πρώτα 500 εκατομμύρια χρόνια (στο z από το 1000 έως το 10) μετά τη Μεγάλη Έκρηξη παραμένουν ένα κενό σημείο στο ιεραρχικό μοντέλο σχηματισμού γαλαξιών που είναι αποδεκτό σήμερα - από τα αστρικά σμήνη έως τους ελλειπτικούς και σπειροειδείς γαλαξίες. Ο γαλαξίας UDFj-39546284 ανακαλύφθηκε στα πιο μακρινά μήκη κύματος υπέρυθρων που είναι ορατά στο τηλεσκόπιο Hubble. Οι επιστήμονες ελπίζουν να εξετάσουν περαιτέρω τα πολύ πρώτα χρόνια του Σύμπαντος με τη βοήθεια του τηλεσκοπίου James Webb.

Λεζάντα εικόνας Αυτό το αστέρι πέθανε μόλις 520 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη

Μια γιγάντια έκρηξη σουπερνόβα στην άκρη του παρατηρήσιμου σύμπαντος φαίνεται να είναι το πιο μακρινό γεγονός που καταγράφηκε από τηλεσκόπιο.

Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι ο θάνατος αυτού του άστρου, που φωτογραφήθηκε από το αμερικανικό τροχιακό παρατηρητήριο SWIFT, συνέβη μόλις 520 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, στην οποία γεννήθηκε το Σύμπαν μας.

Αυτό σημαίνει ότι η φωτεινή ακτινοβολία από το ετοιμοθάνατο αστέρι χρειάστηκε 13,14 δισεκατομμύρια χρόνια για να φτάσει στη Γη.

Τα αποτελέσματα αυτής της έρευνας δημοσιεύονται στο επιστημονικό περιοδικό Astrophysical Journal.

Το φαινόμενο που ανακαλύφθηκε ονομάστηκε GRB 090429B. Τα γράμματα GRB είναι συντομευμένα για την έκρηξη ακτίνων γάμμα, που είναι ο τρόπος με τον οποίο οι αστρονόμοι αναφέρονται σε τέτοια αντικείμενα.

Ακτινογραφία του Σύμπαντος

Αυτές οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα συνήθως συνοδεύουν εξαιρετικά βίαιες αστρικές διεργασίες, όπως το τέλος της ζωής των γιγάντιων αστεριών.

«Ήταν πιθανώς ένα τεράστιο αστέρι, με περίπου 30 φορές τη μάζα του Ήλιου μας», λέει ο επικεφαλής της ομάδας Δρ. Antonino Cucchiara από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ.

«Δεν έχουμε ακόμη επαρκή δεδομένα για να ταξινομήσουμε αυτό το αστέρι ως ένα αστέρι τύπου Πληθυσμού ΙΙΙ, δηλαδή στην πρώτη γενιά αστεριών που εμφανίστηκαν στο Σύμπαν μας», πιστεύει ο επιστήμονας, «αλλά σίγουρα παρατηρούμε ένα από τα πρώτα στάδια σχηματισμού άστρων.» .

Αυτές οι εκρήξεις συμβαίνουν σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα, αλλά η υστέρηση τους μερικές φορές διαρκεί για αρκετές ημέρες, γεγονός που καθιστά δυνατή την παρατήρηση της εξέλιξης της διαδικασίας χρησιμοποιώντας άλλα τηλεσκόπια και τον προσδιορισμό της απόστασης από την έκρηξη ακτίνων γάμμα.

Ο δορυφόρος Swift, που εκτοξεύτηκε το 2004, έχει τη δυνατότητα να εντοπίζει γρήγορα, σε λιγότερο από ένα λεπτό, οπτικά και ακτίνες Χ εκρήξεις. Μεταξύ των ανακαλύψεών του είναι ισχυρές, μερικές φορές πολλαπλές εκρήξεις ακτίνων Χ σε μεταλάμψεις, καθώς και η ανίχνευση μεταλαμβανόμενων ακόμη και πριν από το τέλος της πραγματικής εκπομπής ακτίνων γάμμα.

Αγώνας για την αρχαιότητα

Οι αστρονόμοι ανταγωνίζονται τώρα για να δουν ποιος θα καταγράψει το πιο μακρινό, άρα και το πιο αρχαίο, αντικείμενο στο Σύμπαν.

Το διάσημο διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble διαθέτει πολύ πιο ισχυρά όργανα για την παρατήρηση τέτοιων απομακρυσμένων αντικειμένων, τα οποία επιβιβάστηκαν από Αμερικανούς αστροναύτες το 2009.

Πώς συμβαίνει μια έκρηξη ακτίνων γάμμα (GRB);

Οι επιστήμονες της NASA που μελετούν εικόνες που τραβήχτηκαν από το τηλεσκόπιο Hubble έχουν ήδη παρατηρήσει γαλαξίες που βρίσκονται περίπου στην ίδια απόσταση από εμάς με το αντικείμενο ακτίνων γάμμα GRB 090429B.

Οι αστρονόμοι ενδιαφέρονται για αυτά τα εξαιρετικά μακρινά αστέρια και τα αστρικά σμήνη επειδή διευρύνουν την κατανόησή μας για το πώς εξελίσσεται το σύμπαν.

Τα αστέρια της πρώτης γενιάς προσελκύουν ιδιαίτερη προσοχή. Αυτές οι φωτεινές μπλε μεταβλητές προέκυψαν από μοριακά σύννεφα που σχηματίστηκαν στα πρώτα στάδια λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Αυτά τα τεράστια παλλόμενα αστέρια είχαν έναν πολύ σύντομο και γρήγορο κύκλο ανάπτυξης - μόνο μερικά εκατομμύρια χρόνια, δημιουργώντας βαριά στοιχεία κατά τη διάρκεια του θανάτου τους.

Η σκληρή υπεριώδης ακτινοβολία τους οδήγησε στον επαναιονισμό των γύρω νεφελωμάτων, που αποτελούνταν κυρίως από υδρογόνο, αφαιρώντας ηλεκτρόνια από τα άτομα, τα οποία με τη σειρά τους δημιούργησαν το εξαιρετικά σπάνιο διαγαλαξιακό πλάσμα που περιβάλλει την τρέχουσα γενιά αστεριών στον Γαλαξία μας.

Σύμφωνα με τον Δρ Cucchiara, η έκρηξη ακτίνων γάμμα GRB 090429B είναι απίθανο να είναι ένα από τα πρώτα αστέρια στο Σύμπαν. Είναι πιθανό ότι ακόμη και πριν από αυτό υπήρχαν αρκετές γενιές αστεριών για τις οποίες δεν γνωρίζουμε ακόμα τίποτα.

Βρετανοί και Ιταλοί μηχανικοί συμμετείχαν στη δημιουργία του τροχιακού τηλεσκοπίου Swift. Φέρει μια βρετανική κάμερα ακτίνων Χ που ανιχνεύει εκρήξεις ακτίνων γάμμα, καθώς και στοιχεία ενός υπεριώδους οπτικού τηλεσκοπίου.