A csillagászok, akik meg akarják tudni, hogy mikor történt meg a világegyetem reionozációja, a legnagyobb robbanás után mintegy 800 millió évvel a legkorábbi galaxisokat találták meg. Egy galaxis kora egy jellegzetes semleges hidrogén aláírással megerősödött, a 787 millió évvel a Nagyrobbanás után. A lelet az úgynevezett lemorzsolódó galaxis első életkor-megerősítése abban a távoli időben, és pontosan meghatározza, amikor a reionizációs korszak valószínűleg megkezdődött.
A reionizációs periódus a legtávolabbi időben van, amelyet a csillagászok megfigyelhetnek. A 13,7 milliárd évvel ezelőtt a Nagyrobbanás forró, zavaros univerzumot hozott létre. Körülbelül 400 000 évvel később a hőmérséklet lehűlt, az elektronok és a protonok semleges hidrogént képeztek és a törpe kitisztult. Néhány évvel a nagy robbanás után 1 milliárd évvel a semleges hidrogén csillagok formálódtak az első galaxisokban, amelyek energiát sugároztak és a hidrogént ionizációvá változtatják. Bár nem a vastag plazmaleves az előző időszakban, közvetlenül a Nagyrobbanás után, ez a csillagképződés megkezdte a reionizációs korszakot.
A csillagászok tudják, hogy ez a korszak körülbelül egymilliárd évvel a Nagyrobbanás után véget ért, de amikor elkezdődött, megkerülte őket.
„Kihúzódó” galaxisokat keressünk ”- mondta Masami Ouchi, aki egy amerikai és japán csillagászcsoportot vezetett, visszatekintve a reionizáció korszakát. „Fokozatosan vörösebb szűrőket használunk, amelyek felfedik a növekvő hullámhosszúságot, és megfigyelik, hogy mely galaxisok eltűnnek az ezekkel a szűrőkkel készített képekből, vagy azokból kiürülnek. A régebbi, távolabbi galaxisok fokozatosan vörösebb szűrők „kimaradása” és a fajlagos hullámhosszok megmutathatják a galaxisok távolságát és életkorát. Az a különbség, hogy ez a tanulmány az, hogy egy olyan területet vizsgáltunk meg, amely több mint százszor nagyobb, mint az előzőek, és ennek eredményeként nagyobb volt a korai galaxisok mintája (22), mint a korábbi felméréseknél. Ráadásul meg tudtuk erősíteni az egyik galaxis korát ”- folytatta. "Mivel az összes galaxist ugyanabban az elhagyási technikában találták meg, valószínűleg azonos korúak lesznek."
Ouchi csapata képes volt ilyen nagy felmérést lefolytatni, mert egyedi gyártású, szupervörös szűrőt és más egyedi technológiai fejlesztéseket használták a vörös érzékenységben a 8,3 méteres Subaru távcső széles látószögű kameráján. Megfigyeléseiket 2006 és 2009 között a Subaru Deep Field és a Great Observatories Origins Deep Survey North területén végezték. Ezután összehasonlították megfigyeléseiket más tanulmányokban összegyűjtött adatokkal.
A csillagászok azon tűnődtek, vajon az univerzum az idő múlásával azonnal vagy fokozatosan reionizálódott-e, de ennél is fontosabb: megpróbálták elszigetelni, amikor az univerzum megkezdte az újjáélesztést. A galaxisűrűség és a fényerő mérése kulcsfontosságú a csillagképződés arányának kiszámításához, amely sokat mond arról, hogy mi történt akkor. A csillagászok megvizsgálták a csillagok képződési sebességét és a hidrogén ionizációjának sebességét.
Tanulmányaikból és másokból származó adatok felhasználásával meghatározták, hogy a csillagképződés aránya drámaian alacsonyabb volt a 800 millió évről körülbelül egy milliárd évre a Nagyrobbanás után, majd azt követően. Ennek megfelelően kiszámították, hogy az ionizáció sebessége ebben a korai időszakban nagyon lassú lenne, mivel ez a csillagképződés alacsony.
„Nagyon meglepődtünk, hogy az ionizáció sebessége olyan alacsonynak tűnik, ami ellentmondásba ütközne a NASA WMAP műholdas állításával. Megállapította, hogy a reionizáció legkésőbb 600 millió évvel a Nagyrobbanás után kezdődött ”- jegyezte meg Ouchi. „Úgy gondoljuk, hogy ez a rejtvény a korai galaxisok hatékonyabb ionizáló fotontermelési sebességével magyarázható. A hatalmas csillagok képződése sokkal erőteljesebb lehet, mint a mai galaxisokban. Kevesebb, a hatalmas csillag több ionizáló fotont termel, mint sok kisebb csillag ”- magyarázta.
A kutatást az Astrophysical Journal decemberi számában teszik közzé.
Forrás: EurekAlert
