Siedem lat po odkryciu najdalszych galaktyk jakie udało się dostrzec w pierwszym odkrytym (od położenia zwanym Północnym) Głębokim Polu Hubble’a (ang. Hubble Deep Field – HDF), nowa analiza tych obiektów przeprowadzona przez zespół astronomów, może od nowa napisać historię wczesnego Wszechświata. Według Kennetha Lanzetty z SUNY Stony Brook i jego kolegów, tempo formowania się gwiazd osiągnęło maksymalną wartość w ciągu pierwszych kilkuset milionów lat od Wielkiego Wybuchu i od tego czasu jego wartość wciąż się zmniejsza. Według poprzednich analiz, tempo formowania się gwiazd we Wszechświecie osiągnęło swoje maksimum znacznie później.

Na powyższym zdjęciu wykonanym w grudniu 1995 roku uchwycono galaktyki o jasności bliskiej 30 magnitudo. Od tamtej pory Kosmiczny Teleskop Hubble’a wykonał jeszcze dwie ekspozycje podobnych obszarów Kosmosu znajdujących się jednak na niebie południowym. Te trzy ekspozycje tzw. Głębokich Pól Hubble’a dostarczyły materiału do analiz dla niezliczonych projektów badawczych.

Głębokie Pola Hubble’a to miejsca na sferze niebieskiej wolne od gwiazd, gazu i pyłu należących do naszej Galaktyki. Dzięki temu światło bardzo odległych obiektów kosmicznych może dochodzić do detektorów prawie niezakłócone wpływem materii z naszej Drogi Mlecznej. Trzy takie pola są od kilku lat obserwowane przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a.

Poprzednie obliczenia nie uwzględniały dominującej części światła pochodzącego od galaktyk, które powstały najwcześniej” – wyjaśnił w czasie wtorkowej konferencji prasowej Lanzetta. Wszystkie poprzednie obserwacje najstarszych i najbardziej przesuniętych ku czerwieni (najodleglejszych) galaktyk jakie można dostrzec w obszarach Głębokich Pól Hubble’a ukazały jedynie “wierzchołek góry lodowej”, mianowicie światło galaktyk emitowane z ich najjaśniejszych obszarów. Duża część światła pochodzi natomiast z obszarów emitujących światło o średnim natężeniu. Obszary te świecą zbyt słabo abyśmy mogli je w ogóle zaobserwować na ekspozycjach HDF. Konsekwencją tego jak powiedział Lanzetta jest to, że “najbardziej czułe pomiary najodleglejszych obszarów Wszechświata nie uwzględniają światła wyemitowanego w jego początkach“. Innymi słowy we Wszechświecie jaśniało znacznie więcej gwiazd niż się to dotychczas wydawało.

Najsłabiej świecące galaktyki jakie można dostrzec na zdjęciach HDF są zbyt ciemne aby można było wykonać ich spektrogramy za pomocą istniejących obecnie teleskopów. Dlatego też, zespół SUNY wykonał pomiary fotometryczne w wielu kolorach dla 5?000 najsłabiej widocznych galaktyk. Ich światło przepuszczono przez zestaw od 9 do 12 kolorowych filtrów szerokopasmowych (wykorzystano zdjęcia wykonane za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a i teleskopów naziemnych) uzyskując w ten sposób zbiór spektrogramów niskiej rozdzielczości. Metoda potwierdziła się dla pomiarów przesunięcia ku czerwieni po jej skalibrowaniu przez astronomów według 150 najjaśniejszych galaktyk w rejonach gdzie możliwe jest uzyskanie aktualnych spektrogramów.

Według zespołu, nowa analiza wykazuje, że narodziny gwiazd we Wszechświecie przebiegały jak cofany w czasie pokaz ogni sztucznych. “Wielki finał miał miejsce na początku” – podsumował to Bruce Margon ze Space Telescope Science Institute. Tempo formowania się gwiazd w ciągu pierwszych kilkuset milionów lat było 10-krotnie większe ot tego, które obserwujemy dziś w tych samych rejonach przestrzeni powiedział Lanzetta. Jeśli tak było, to blask początków Wszechświata powinien być dobrze widoczny za pomocą Kosmicznego Teleskopu Następnej Generacji (Next Generation Space Telescope – NGST), następcy Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, którego wystrzelenie jest planowane pod koniec bieżącej dekady.

Lanzetta przyrównuje swoją analizę do podglądania przyjęcia odbywającego się za szczelnym i wysokim ogrodzeniem. Widząc tylko najwyższe osoby obecne na przyjęciu i znając rozkład wzrostu populacji, jesteśmy w stanie oszacować liczbę gości bawiących się za ogrodzeniem.

Wyniki badań zespołu zostaną opublikowane w przyszłym wydaniu magazynu Astrophysical Journal.

Autor

Marcin Marszałek