Astronomi redz visattālāko jebkad atrasto galaktiku grupu, kad Visums bija tikai 5% no tā pašreizējā vecuma
Skatoties dziļāk kosmosā (un tālāk laikā), astronomi un kosmologi turpina virzīt robežas tam, kas ir zināms par Visumu. Pateicoties instrumentu un novērošanas metožu uzlabojumiem, mēs esam nonākuši vietā, kur astronomi var novērot dažas no senākajām galaktikām Visumā, kas savukārt sniedz būtisku informāciju par to, kā attīstījās mūsu Visums.
Izmantojot datus, kas iegūti Kitt Peak Nacionālā observatorija , astronomu komanda ar Kosmiska dziļa un plaša šaura josla (Cosmic DAWN) Aptauja varēja novērot līdz šim tālākā galaktiku grupa . Šī galaktika, kas pazīstama kā EGS77, pastāvēja, kad Visums bija tikai 680 miljonus gadu vecs (mazāk nekā 5% no Visuma vecuma). Šīs galaktikas analīze jau atklāj lietas par periodu, kas sekoja neilgi pēc Lielā sprādziena.
Par novērojumiem atbildīgā komanda nesen iepazīstināja ar saviem atklājumiem Amerikas Astronomijas biedrības 235. sanāksme , kas sākās 4. janvārī un noslēgsies rīt (8. janvārī) Honolulu. Prezentācijas laikā Džeimss Rods (NASA Godāra kosmisko lidojumu centra pētnieks (un DAWN aptaujas galvenais pētnieks) norādīja, ka šis jaunākais atradums sniedz jaunu ieskatu kosmiskajā 'tumšajā laikmetā'.
Vienkārši sakot, tumšie viduslaiki sākās aptuveni 380 000 gadu pēc Lielā sprādziena, laikā, kad bija izveidojušies pirmie neitrālie ūdeņraža atomi un Visums bija piepildīts ar jonizētām daļiņām. Lai gan fotoni šajā brīdī varēja brīvi pārvietoties, tie varēja iet tik tālu, pirms mijiedarbojas ar šo plazmu. Tas bloķēja gaismu un padarīja šo periodu neiespējamu redzēt ar teleskopiem.
Šis periods beidzās ar tā dēvēto rejonizāciju, kad gaisma no pirmajām zvaigznēm sāka mainīt ūdeņraža dabu visā Visumā. Tas faktiski beidza tumšos laikmetus 1 miljardu gadu pēc Lielā sprādziena un pārveidoja Visumu par caurspīdīgu un gaismas piepildītu realitāti, ko mēs redzam šodien. Ņemot vērā, ka tas bija aptuveni 680 miljonus gadu pēc Lielā sprādziena, EGS77 būtu spēlējis lomu šajā pārveidē.
Kā Rods paskaidroja nesenajā NASA paziņojums presei :
'Jaunais Visums bija piepildīts ar ūdeņraža atomiem, kas tik ļoti vājina ultravioleto gaismu, ka bloķē mūsu skatu uz agrīnajām galaktikām. EGS77 ir pirmā galaktiku grupa, kas pieķerta šīs kosmiskās miglas iztīrīšanas procesā.
Lai gan ir novērotas attālākas atsevišķas galaktikas, EGS77 ir vistālāk esošā galaktiku grupa, kurā ir redzamas ar rejonizāciju saistītās tālās ultravioletās gaismas pazīmes. Laimana alfa gaisma (kuras viļņa garums ir 121,6 nanometri). Kad veidojās pirmās zvaigznes un galaktikas, daļa no Laimana gaismas, ko tās izstaro, tika absorbēta un atkārtoti izstarota, radot ap tām jonizēta ūdeņraža burbuļus.
Vithal Tilvi, Arizonas štata universitātes pētnieks, bija pētījuma galvenais autors, kurā aprakstīti viņu atklājumi. Kā viņš paskaidroja:
'Intensīva galaktiku gaisma var jonizēt apkārtējo ūdeņraža gāzi, veidojot burbuļus, kas ļauj zvaigžņu gaismai brīvi pārvietoties. EGS77 ir izveidojis lielu burbuli, kas ļauj tā gaismai ceļot uz Zemi bez īpašas vājināšanās. Galu galā šādi burbuļi izauga ap visām galaktikām un piepildīja starpgalaktisko telpu, rejonizējot Visumu un atbrīvojot ceļu gaismai, kas ceļo pa kosmosu.
Tā kā Visums izplešas, Laimana alfa gaisma no EGS77 ir izstiepta (pazīstama arī kā kosmiskā sarkanā nobīde) līdz vietai, kur tā ir redzama tikai tuvu infrasarkano staru viļņu garumos. To Roads un viņa kolēģi izdarīja ar Nacionālās optiskās astronomijas observatorijas īpaši plata lauka infrasarkanais attēlotājs (NEWFIRM) 4 metru Mayall teleskopā Kitt Peak Nacionālajā observatorijā.
Pēc vairāku galaktiku noteikšanas pētnieki salīdzināja savus datus ar tā paša reģiona attēliem, kas uzņemti ar Habla un Špicers kosmosa teleskopi. Dažas no šīm galaktikām tika noraidītas, jo tās bija novērojamas redzamā gaismā, kas liecina, ka pēc rejonizācijas tās tika redzētas tādas, kādas tās bija.
Tomēr tika konstatēts, ka trīs galaktikām ir Laimana alfa emisijas līnijas ar nedaudz atšķirīgu viļņu garumu. Tas norādīja uz nelielu attāluma atšķirību starp trim galaktikām, ko komanda lēsa aptuveni 2,3 miljonu gaismas gadu apmērā, kas ir nedaudz mazāks par attālumu starp Piena ceļu un Andromedas galaktiku šobrīd.
Paredzams, ka nākamās paaudzes kosmosa teleskopu izvietošana nākamajos gados atklās daudz vairāk. Papildus JWST (kuru plānots palaist 2021. gadā) ir arī Plaša lauka infrasarkanā starojuma teleskops (WFIRST) — plānots palaist līdz 2025. gadam. Tā kā abi teleskopi ir ļoti jutīgi pret gandrīz infrasarkano starojumu, ir paredzams, ka tie atradīs papildu piemērus agrīnām galaktikām, kuras ieskauj jonizētā starojuma burbuļi.
Kā saka Sangeeta Malhotra, Goddard pētniece un pētījuma līdzautore:
'Lai gan šī ir pirmā galaktiku grupa, kas identificēta kā atbildīga par kosmisko rejonizāciju, turpmākās NASA misijas mums pateiks daudz vairāk. Gaidāmais Džeimsa Veba kosmiskais teleskops ir jutīgs pret Laimana alfa emisiju no pat vājākām galaktikām šādos attālumos un var atrast vairāk galaktiku EGS77.
Šo galaktiku un citu galaktiku, kas radās no kosmiskā tumšā laikmeta, izpēte ne tikai pastāstīs astronomiem daudz par šo kosmiskās vēstures pārejas periodu. Tas arī atklās daudz par to, kā veidojās un vēlāk attīstījās pirmās galaktikas. Pētījums, kurā aprakstīti pētnieku grupas atklājumi, tiks publicēts Astrofizikas žurnāls .
Papildu lasīšana: NASA , Astrofizikas žurnāls