Międzynarodowa grupa astronomów ustanowiła kolejny rekord odkrywając najdalszą znaną galaktykę we Wszechświecie. Znajduje się ona około 13 miliardów lat świetlnych od Ziemi. Obserwując ją widzimy liczący 750 milionów lat Wszechświat takim, jakim był gdy jego wiek wynosił zaledwie 5 procent wieku obecnego.

Ta pierwotna galaktyka została zidentyfikowana dzięki połączeniu mocy Kosmicznego Teleskopu Hubble’a oraz Teleskopów Kecka na Mauna Kea na Hawajach. W obserwacjach pomogło dodatkowe wzmocnienie wywołane naturalną soczewką grawitacyjną zwiększającą jasność odległych obiektów.

Nowo odkryty obiekt jest prawdopodobnie młodą galaktyką świecącą pod koniec tak zwanych “Wieków Ciemnych” – okresu historii Kosmosu, który zakończył się, gdy rozbłysły pierwsze galaktyki i kwazary rozpoczynając zamianę gęstego, molekularnego wodoru w przezroczysty i zjonizowany Wszechświat jaki widzimy obecnie.

Nowa galaktyka została dostrzeżona po długim naświetlaniu pobliskiej gromady galaktyk Abell 2218 wykonanym za pomocą urządzenia Advanced Camera for Surveys na pokładzie Teleskopu Kosmicznego. Gromada ta jest tak masywna, że biegnące w jej pobliżu światło od odleglejszych obiektów zakrzywia się przy niej i ulega wzmocnieniu. To właśnie umożliwia oglądanie bardzo odległych obiektów, które w inny sposób nie mogą być oglądane. Obserwowana galaktyka znajduje się tak daleko, że światło widzialne od niej biegnące zostało rozciągnięte aż do fal podczerwonych. Uczyniło to ich badanie szczególnie trudnym.

Gdy poszukiwaliśmy odległych galaktyk wzmocnionych za pomocą Abell 2218, dostrzegliśmy parę bardzo podobnych obrazów, których wygląd i kolor wskazywał, że znajdują się bardzo daleko” – powiedział Jean-Paul Kneib z Observatoire Midi-Pyrenees i California Institute of Technology, główny autor pracy, która ukaże się w najbliższym numerze pisma Astrophysical Journal.

Soczewki grawitacyjne tworzą różne obrazy w zależności od kształtu zakrzywiającego światło obiektu. Jeśli soczewka jest sferyczna – powstaje świecący pierścień zwany pierścieniem Einsteina. Jeśli soczewka jest rozciągnięta, widoczny jest krzyż Einsteina – cztery obrazy obserwowanego za soczewką obiektu. Jeśli soczewka jest gromadą galaktyk jak Abell 2218, powstają krótsze i dłuższe świecące łuki.

Analiza sekwencji zdjęć wykonanych przez HST pokazuje, że przesunięcie ku czerwieni tego obiektu zawiera się w przedziale od 6,6 do 7,1 i czyni to tę galaktykę najdalszym znanym obiektem. Ekspozycje wykonane w zakresie optycznym i podczerwieni przez spektrografy na 10-metrowych Teleskopach Kecka pokazały, że wartość parametru bliższa jest górnej granicy tego zakresu i wynosi w przybliżeniu 7.

Przesunięcie ku czerwieni mówi jak bardzo światło przesunięte jest ku większej długości fali. Im większy ten parametr, tym dalej znajduje się obserwowany obiekt.

Galaktyka, którą odkryliśmy świeci bardzo słabo i potwierdzenie jej odległości było wielkim wyzwaniem i przygodą” – powiedział Kneib. “Bez 25-krotnego wzmocnienia za pomocą pobliskiej gromady obserwacje tego wczesnego obiektu nie byłyby możliwe za pomocą żadnego dostępnego teleskopu. Nawet pomoc soczewki grawitacyjnej przesunęła jasność tego obiektu zaledwie na granice ich możliwości“.

Korzystając z Teleskopu Kosmicznego i soczewki grawitacyjnej astronomowie oszacowali, że obiekt ten, liczący zaledwie 2000 lat świetlnych średnicy, jest miejscem bardzo szybkiego powstawania gwiazd. Intrygujące zdają się być dwie jego cechy: brak typowej dla podobnych obiektów jasnej emisji wodoru oraz silne promieniowanie ultrafioletowe, silniejsze niż w pobliskich galaktykach z rodzącymi się gwiazdami.

Własności tego odległego źródła zdają się być bardzo ekscytujące, gdyż niosą informacje o naprawdę młodych systemach gwiezdnych kończących Wieki Ciemne” – powiedział Richard Ellis, profesor astronomii w Caltech i współautor pracy.

Zespół astronomów zachęcony sukcesem chce kontynuować badania i patrzeć na inne soczewki grawitacyjne w poszukiwaniu odległych galaktyk.

Określenie ilości i własności obiektów we wczesnym Wszechświecie jest bardzo istotne w zrozumieniu w jaki sposób doszło do ponownej jonizacji Kosmosu, co zakończyło Wieki Ciemne” – powiedział Mike Santos z Cambridge. “Grawitacyjne soczewki umożliwiły nam pierwszy wgląd w tę ważną epokę. Chcemy się teraz dowiedzieć więcej poprzez poszukiwanie kolejnych przykładów takich obiektów. Na pewno będzie to jednak wielkie wyzwanie“.

Patrzymy na pierwsze ślady naszych przodków na drzewie kosmicznej ewolucji całego Wszechświata” – powiedział Frederic Chaffee, dyrektor Obserwatorium Kecka, które potwierdziło obserwacje. “Teleskopy to wirtualne maszyny czasy pozwalające astronomom patrzeć we wczesną historię Kosmosu“.

Autor

Michał Matraszek