Kép jóváírása: PPARC
Mostanáig a csillagászok nem tudtak sok adatot találni arról, hogy mi történt a világegyetem evolúciójának korai szakaszában, amikor azt gondolják, hogy a csillagok kialakultak. Azonban az új kutatások, amelyeket csillagászok végeztek a chilei Gemini obszervatórium segítségével, számos 8–11 milliárd évvel ezelőtti galaxist fedeztek fel, amelyek a vártnál teljesebben kialakultak. Azt gondolták, hogy a protogalaxiákat egymásba ütközve látják, ehelyett nagyon érett galaxisokat találtak. Lehetséges, hogy a fekete lyukak sokkal gyakoribbak voltak a korai világegyetemben, és horgonyként szolgáltak a galaxisok gyors kialakulásához.
Mostanáig a csillagászok szinte vakok voltak, amikor időben visszatekinttek egy olyan korszak felmérésére, amikor az univerzum legtöbb csillagának várhatóan kialakult volt. Ezt a kritikus kozmológiai vakpontot egy csapat, köztük egy brit tudós, eltávolította a Frederick C. Gillett Gemini északi távcső segítségével, amely azt mutatja, hogy a fiatal univerzumban sok galaxis nem viselkedik úgy, ahogy körülbelül 8-11 milliárd évvel ezelőtt várták.
Meglepetés: ezek a galaxisok teljesebb formációban és érettnek tűnnek, mint amire az Univerzum evolúciójának korai szakaszában számítottak. Ez a megállapítás hasonló ahhoz, mint egy tanár, aki besétál az osztályterembe, és arra számít, hogy üdvözöl egy szobát, amely tele van rosszul tizenévesekkel, és ápolt fiatal felnőtteket talál.
„Az elmélet azt mondja nekünk, hogy ezt a korszakot az összeomló kis galaxisoknak kell dominálnia” - mondta Dr. Roberto Abraham (Toronto Egyetem), aki az ikreknél a megfigyeléseket végző csoport társvezetője. „Látjuk, hogy a csillagok nagy része az univerzumban már a helyén van, amikor az univerzum még elég fiatal volt, erre nem szabad így lenni. Ez az időbeli visszapillantás egyértelműen megmutatja, hogy újra kell gondolni, mi történt a galaktikus evolúció korai korszakában. A teoretikusoknak minden bizonnyal van valami, amit megrágnak! ”
Az eredményeket ma az amerikai csillagászati társaság 203. ülésén jelentették be a grúziai Atlantában. Az adatokat hamarosan kiadják az egész csillagászati közösségnek további elemzés céljából, és négy cikk már elkészül, és közzéteszi azokat az Astrophysical Journal és az Astronomical Journal folyóiratban.
Dr Isobel Hook, az Oxfordi Egyetemen székhellyel rendelkező egyesült királyságbeli Gemini Támogató Csoport vezetője a Gemini Deep Deep Survey (GDDS) multinacionális csoportjának tagja, aki vállalta a vizsgálatot. Elmagyarázza, hogyan működik a technika. A csapat egy speciális technikát használt a legszélesebb galaktikus fény begyűjtésére, amelyet valaha spektrumnak nevezett szivárványos részre boncoltak. Összességében több mint 300 galaxis spektrumát gyűjtötték, amelyek többsége a „vöröseltolódás-sivatagnak” felel meg. Ez az univerzum viszonylag még fel nem fedezett periódusa, amelyet távcsövek láttak egy olyan korszakra nézve, amikor az univerzum csak 3-6 milliárd év volt. régi.
Hozzáteszi: Ezek a spektrumok a legteljesebb mintát képviselik, amelyet valaha a galaxisokból nyertek a Redshift-sivatagban. Nagyobb mennyiségű adat gyűjtésével négy széles körben elkülönített mezőből ez a felmérés statisztikai alapot nyújt a következtetések levonásához, amelyekre a Hubble Űrtávcső, a Keck Megfigyelő Intézet, a Subaru-távcső és a Nagyon nagy távcső az elmúlt évtized során tett megfigyelései gyanítottak.
A halvány galaxisok tanulmányozása ebben az időszakban, amikor az Univerzum jelenlegi korszakának csupán 20–40% -a volt, félelmetes kihívást jelent a csillagászok számára, még akkor is, ha egy nagyon nagy távcső fényvisszaverő képességét használjuk, mint például a Gemini North, 8 méteres tükrével. A korábbi galaxis-felmérések ebben a birodalomban a galaxisokra összpontosultak, ahol intenzív csillagképződés zajlik le, ami megkönnyíti a spektrumok elérését, de elfogult mintát eredményez. A GDDS képes egy reprezentatívabb mintát kiválasztani, beleértve azokat a galaxisokat is, amelyekben a legtöbb csillagszokatlan, tompább és hatalmasabb galaxiest találják meg, amelyek speciális technikákat igényelnek a spektrum koaxálására a homályos fényükből.
„A Gemini-adatok a legátfogóbb felmérés, amelyet valaha végeztek, a galaxisok nagy részét lefedve, amelyek a korai világegyetem körülményeit képviselik. Ezek azok a hatalmas galaxisok, amelyeket valójában nehezebb megvizsgálni, mert nincs csillagképződésből származó energikus fény. Ezeknek a fejlett galaxisoknak, amelyeknek a csillagképző ifjúság valójában már régen eltűntek, csak nem szabad ott lenniük, hanem vannak ”- mondta Dr. Karl Glazebrook, a Johns Hopkins Egyetem társvezetője.
A csillagászoknak, akik megpróbálják megérteni ezt a kérdést, lehet, hogy mindent az asztalra kell helyezniük. "Nem világos, hogy ki kell-e változtatnunk a meglévő modelleket, vagy újokat kell kidolgoznunk annak érdekében, hogy megértsük ezt a megállapítást" - mondta a felmérés harmadik társvezetője, Dr. Patrick McCarthy (a Carnegie Intézet Megfigyelőközpontjai). „A Gemini spektrumából egyértelmű, hogy ezek valóban nagyon érett galaxisok, és nem látjuk a porkép elhomályosító hatásait. Nyilvánvaló, hogy vannak néhány fő szempont a galaxisok korai életében, amelyeket csak nem értünk. Még az is lehetséges, hogy a fekete lyukak sokkal mindenütt voltak, mint gondoltuk a korai világegyetemben, és nagyobb szerepet játszottak a korai galaxisképződés vetésében. "
A vitathatatlanul a domináns galaktikus evolúciós elmélet azt állítja, hogy a galaxisok populációjában ebben a korai szakaszban az evolúciós építőelemeknek kellett dominálniuk. A hierarchikus modellnek nevezett előrejelzés szerint a normál és a nagy galaxisok, mint amilyeneket ebben a munkában vizsgáltunk, még nem léteznek, és inkább a helyi méhkasokból alakulnak ki, ahol nagy galaxisok nőnek. A GDDS feltárja, hogy esetleg nem ez a helyzet.
A felmérés spektrumait szintén felhasználták a csillagközi gáz szennyezésének meghatározására a csillagok által termelt nehéz elemekkel (fémeknek). Ez a galaxisok csillagok evolúciójának kulcsfontosságú mutatója. Sandra Savaglio (Johns Hopkins Egyetem), aki a kutatás ezen aspektusát tanulmányozta, azt mondta: „Az Univerzum értelmezését erősen befolyásolja a megfigyelés módja. Mivel a GDDS nagyon gyenge galaxiseket figyelt meg, a csillagközi gázt akkor is detektálhattuk, ha a por jelenléte részben eltakarja. A csillagközi gáz kémiai összetételét tanulmányozva rájöttünk, hogy felmérésünkben szereplő galaxisok fémgazdagabbak, mint várták. ”
Dr. Richard Ellis, a Caltech csillagásza megjegyezte: „A Gemini Deep Deep Survey műszaki és tudományos szempontból egy nagyon jelentős eredmény. A felmérés a kozmikus történelem kulcsfontosságú időszakában új és értékes népszámlálást adott a galaxisokról, amelyet eddig nehéz tanulmányozni, különös tekintettel a galaxis népességének nyugalmi komponenseire. "
A Vörös-sivatagban megfigyelések megtévesztik a modern csillagászokat az elmúlt évtizedben. Noha a csillagászok tudták, hogy rengeteg galaxisnak léteznie kell a Vörös-sivatagban, ez csak „sivatag”, mert sokuk közül nem tudtunk megszerezni a jó spektrumot. A probléma abban rejlik, hogy ezeknek a galaxisoknak a tanulmányozásához használt főbb spektroszkópiai jellemzők vöröselté váltak az Universeinto optikai spektrumának egy olyan részének kibővítéséhez, amely egy halvány, természetes, elhomályosító fénynek felel meg a Föld éjszakai légkörében.
A probléma kiküszöbölésére a Gemini távcsőjén egy kifinomult, „Nod and Shuffle” technikát alkalmaztak. „A Nod és Shuffle technika lehetővé teszi számunkra, hogy lefékezzük az éjszakai égbolt halvány természetes fényét, hogy felfedjük az alatta lévő galaxisok feszült spektrumait. Ezek a galaxisok több mint 300-szor halványabbak, mint az égbolt. ”- magyarázza Dr. Kathy Roth, a Gemini csillagásza, aki szintén a csapat tagja volt, és az adatok nagy részét megszerezte. "Bebizonyosodott, hogy rendkívül hatékony módja annak, hogy radikálisan csökkentsük az elektronikus fényérzékelő jeléből származó zaj vagy szennyeződés szintjét."
Minden megfigyelés körülbelül 30 órán át tartott, és közel 100 spektrumot hozott létre egyszerre. A teljes projekthez összesen több mint 120 teljes távcső idő szükséges. "Ez nagyon értékes idő az égbolton, de ha úgy gondolja, hogy ez lehetővé tette számunkra, hogy segítsünk kitölteni egy kritikus 20% -os rést az univerzum megértésében, az időt töltöttünk" - tette hozzá Dr. Glazebrook, aki kifejlesztette Nod és Shuffle használata Joss Hawthorn-nal a halvány galaxismegfigyelésekhez, néhány évvel ezelőtt az Anglo-Ausztrál Obszervatóriumban.
A Redshift-sivatagban végzett korábbi tanulmányok olyan galaxisokra koncentráltak, amelyek nem feltétlenül reprezentatívak a mainstream rendszerekben. Ehhez a vizsgálathoz a galaxisokat gondosan kiválasztottuk a Las Campanas infravörös felmérés adatai alapján annak biztosítása érdekében, hogy az erős ultraibolya sugárzó csillagszóró galaxisokból ne kerüljön túlzott mintavétel. "Ez a tanulmány egyedülálló, mivel meg tudtuk vizsgálni a spektrum vörös végét, és ez a régi csillagok koráról szól" - mondja Dr. Abraham. Hihetetlenül hosszú expozíciókat tettünk a Geminiabout tízszeresére, mint a tipikus expozíciók. Ez nézzen sokkal halványabb galaxisokra, mint általában, és összpontosítsunk a csillagok nagy részére, nem csak a feltűnő fiatalokra. Ez sokkal könnyebbé teszi számunkra, hogy kitaláljuk a galaxisok fejlődését. A fiatal tárgyak tanulmányozásával már nem gondolkodunk rá, és feltételezzük, hogy a régi tárgyak nem sokat járultak hozzá a galaxis evolúciójának történetéhez. Kiderül, hogy nagyon sok régi galaxis van odakint, de ezeket nagyon nehéz megtalálni. ”
Eredeti forrás: PPARC sajtóközlemény
