Az újonnan felfedezett galaxisok csoportja a Lyman-break technikával. Kép jóváírása: Csillagászat és asztrofizika. kattints a kinagyításhoz
A csillagászok nemzetközi csapata elvégezte a legtávolabbi galaxisok egyik leg részletesebb felmérését. Ezek a galaxisok olyan messze vannak, látjuk őket, ahogyan néztek, amikor az Univerzum a jelenlegi életkorának felére kevesebb volt. A felmérés egyik legnagyobb meglepetése; mindazonáltal az, hogy ezek a fiatal galaxisok mennyiben felelnek meg a jelenlegi világegyetembeli struktúráknak. Ez azt jelenti, hogy a galaxisok valószínűleg sokkal korábban ütközések és fúziók révén fejlődtek ki, mint azt korábban hitték.
Denis Burgarella vezetésével Franciaországból, az Egyesült Államokból, Japánból és Koreából származó csillagászok egy nemrégiben új galaxiseket fedeztek fel a korai univerzumban. Ezeket először fedezték fel mind a közeli UV, mind a távoli infravörös hullámhosszon. Eredményeikről a Csillagászat és az asztrofizika következő számában kerülnek beszámolásra. Ez a felfedezés új lépés a galaxisok fejlődésének megértésében.
A csillagász Denis Burgarella (Observatoire Astronomique Marseille Provence, Marseille laboratóriuma) a közel-UV és a távol-infravörös hullámhosszon. Ez a felfedezés a korai galaxisok első alapos vizsgálatához vezet. A felfedezésről a Csillagászat és az asztrofizika következő kiadásában számolunk be.
A korai galaxisok ismerete jelentős előrelépést tett az elmúlt tíz évben. 1995 végétől a csillagászok új technikát alkalmaznak, az úgynevezett „Lyman-break technika”. Ez a technika lehetővé teszi a távoli galaxisok felismerését. Úgy tekintik őket, mint amikor az Univerzum sokkal fiatalabb volt, így nyomokat adva a galaxisok kialakulásának és fejlődésének. A Lyman-break technika továbbmozgatta a távoli galaxis-felmérések határait z = 6-7 vöröseltolódásig (azaz a világegyetem jelenlegi életkorának körülbelül 5% -a). A csillagászatban a vöröseltolódás egy fényhullám eltolódását jelöli a Földtől távol eső galaxisból. A fényhullám a hosszabb hullámhossz felé, azaz a spektrum piros vége felé tolódik el. Minél nagyobb a galaxis vöröseltolódása, annál távolabb van tőlünk.
A Lyman-break technika a távoli galaxisok jellegzetes „eltűnésén” alapszik, amelyet a távoli UV hullámhosszon figyelnek meg. Mivel a távoli galaxisból származó fényt szinte teljes mértékben felszívja a hidrogén 0,912 nm hullámhosszon (a hidrogén abszorpciós vonalának köszönhetően, amelyet Theodore Lyman fizikus fedez fel), a galaxis „eltűnik” a távoli ultraibolya szűrőben. A 2. ábra szemlélteti a a galaxis távolsága az ultra-UV szűrőben. A Lyman diszkontinuitásnak elméletileg 0,912 nm hullámhosszon kell történnie. A rövidebb hullámhosszon lévő fotonokat a csillagok körül vagy a megfigyelt galaxisokban a hidrogén abszorbeálja. Magas vöröseltolódású galaxisok esetén a Lyman folytonosságát vöröseltolják úgy, hogy hosszabb hullámhosszon fordulja elő és megfigyelhető legyen a Földről. A földi megfigyelések alapján az csillagászok jelenleg z ~ 3 - z ~ 6 vöröseltolódási tartományú galaxiseket tudnak felismerni. Ugyanakkor a felismerés után továbbra is nagyon nehéz további információkat szerezni ezekről a galaxisokról, mert nagyon halványak.
Első alkalommal Denis Burgarella és csapata képes volt a Lyman-break technikával kevésbé távoli galaxiseket felismerni. A csoport különféle eredetű adatokat gyűjtött: UV-adatok a NASA GALEX műholdról, infravörös adatok a SPITZER műholdról, és a látható tartományban lévő adatok az ESO távcsövein. Ezen adatok alapján körülbelül 300 galaxist választottak ki, amelyek távoli UV-eltűnést mutattak. Ezeknek a galaxisoknak a vöröseltolódása 0,9 és 1,3 között van, vagyis megfigyelhetők abban a pillanatban, amikor az Univerzum jelenlegi életkorának kevesebb mint fele volt. Ez az első alkalom, hogy a Lyman Break galaxisok nagy mintáját a ~ ~ 1 pontnál fedezik fel. Mivel ezek a galaxisok kevésbé vannak távol, mint a mostanáig megfigyelt minták, fényesebbek és könnyebben tanulmányozhatók minden hullámhosszon, ezáltal lehetővé téve az UV és az infravörös mélyebb elemzését.
A távoli galaxisok korábbi megfigyelései két galaxisosztály felfedezéséhez vezettek, amelyek egyike galaxiseket foglal magában, amelyek fényt bocsátanak ki az ultraibolya közeli UV és látható hullámhossz-tartományban. A másik típusú galaxis fényt bocsát ki az infravörös (IR) és a szubmilliméter tartományban. Az ultraibolya galaxisokat nem figyelték meg az infravörös tartományban, míg az IR galaxiseket nem figyelték meg az ultraibolya tartományban. Ezért nehéz volt megmagyarázni, hogyan fejlődhetnek az ilyen galaxisok olyan mai galaxisokká, amelyek fényt bocsátanak ki minden hullámhosszon. Denis Burgarella és kollégái munkájukkal lépést tettek a probléma megoldása felé. Amikor megvizsgálták a z ~ 1 galaxisok új mintáját, azt találták, hogy ezeknek a galaxisoknak kb. 40% -a sugárzik az infravörös tartományban is. Ez az első alkalom, amikor jelentős számú távoli galaxist észleltek mind az UV, mind az infravörös hullámhossztartományban, belefoglalva mindkét fő típus tulajdonságait.
A minta megfigyeléseik alapján a csoport különféle információkat vontak le ezekről a galaxisokról. Az UV és az infravörös mérések kombinálása lehetővé teszi a csillagok képződési sebességének meghatározását ezeken a távoli galaxisokban először. A csillagok nagyon aktívan formálódnak ott, évente néhány száz-ezer csillag sebességgel (csak néhány csillag jelenik meg a galaxisunkban évente). A csoport megvizsgálta morfológiájukat is, és megmutatta, hogy többségük spirális galaxisok. Mostanáig a távoli galaxisokról azt hitték, hogy elsősorban kölcsönhatásba lépő galaxisok, szabálytalan és összetett alakúak. Denis Burgarella és kollégái megmutatták, hogy a mintájukban szereplő galaxisok, amelyeket akkor láttak, amikor az Univerzum jelenlegi kora körülbelül 40% -a volt, szabályos alakúak, hasonlóak a mai galaxisokhoz, mint a miénk. Új elemeket hoznak a galaxisok fejlődésének megértéséhez.
Eredeti forrás: Csillagászat és asztrofizika sajtóközlemény
