Najdalszy obiekt znany ludzkości
Najdalsza i jedna z najwcześniejszych galaktyk kiedykolwiek widzianych przez ludzkość we Wszechświecie jawi się jako zamglona czerwona plamka na ekspozycji Ultra Głębokiego Pola Teleskopu Hubble’a. Bazując na kolorze obiektu astronomowie przypuszczają, iż znajduje się on 13,2 miliardów lat świetlnych od nas (Wszechświat ma 13,7 mld lat). Jasność obiektu to 29 magnitudo, czyli świeci on 500 milionów razy słabiej od najsłabiej święcących gwiazd dostrzegalnych gołym ludzkim okiem. Wykonane później w tej dekadzie spektroskopowe obserwacje (przez niewyniesiony jeszcze na orbitę Teleskop Jamesa Webba) będą potrzebne aby dokładnie określić odległość do tej protogalaktyki / Credits: NASA, ESA, G. Illingworth (University of California, Santa Cruz), R. Bouwens (University of California, Santa Cruz, and Leiden University), and the HUDF09 Team.
Kosmiczny Teleskop Hubble'a przebił kolejną granicę, rejestrując jak przypuszczają astronomowie najdalszy zaobserwowany do tej pory obiekt we Wszechświecie. Światło musiało przemierzyć 13,2 miliardów lat świetlnych do momentu jego przechwycenia przez lustro orbitalnego teleskopu.
Ciemny obiekt nosi nazwę UDFj-39546284, a jego odległość jest większa o około 150 milionów lat świetlnych od wcześniejszego znanego „rekordzisty”. Odkryty przez Hubble'a obiekt jest niewielką galaktyką – około 100 razy mniejszą od naszej Drogi Mlecznej, a składa się z niebieskich gwiazd. Przechwycone światło wyemitowane zostało 480 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Rozmiary galaktyki są tak niewielkie, iż ponad 100 takich obiektów koniecznych byłoby do utworzenia Drogi Mlecznej.
Astronomowie byli mocno zdziwieni po odkryciu dowodów na drastyczny wzrost tempa formowania gwiazd w ciągu 200 milionów lat. Prawdopodobnie podczas przyszłych obserwacji odleglejszych obiektów, naukowcy będą obserwowali jeszcze bardziej dynamiczne zmiany. Tempo narodzin gwiazd uległo dziesięciokrotnemu przyspieszeniu w okresie 480-650 milionów lat po Wielkim Wybuchu.
Nie wiadomo kiedy dokładnie pojawiły się pierwsze gwiazdy we Wszechświecie, jednak z każdym krokiem zagłębiamy się głębiej we wczesne stadia życia kosmosu, kiedy po Wielkim Wybuchu pojawiać się zaczęły pierwsze gwiazdy oraz galaktyki.
Do obserwacji jeszcze bardziej odległych obiektów – protogalaktyk, wymagany będzie już podgląd w podczerwieni, co umożliwi nowy teleskop NASA – Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. Następca Kosmicznego Teleskopu Hubble'a jest w budowie, a wystrzelenie i umieszczenie go na orbicie planowane jest pod koniec obecnej dekady. Nowy instrument dokona spektroskopowo weryfikacji odległości, które zostały zmierzone przez zespół Bouwensa i Illingwortha, autorów tego odkrycia (opisanego kilka miesięcy temu w prestiżowym piśmie „Nature”).
Odkrycie najstarszego znanego nam obecnie obiektu przyniosła trwająca ponad rok analiza. Materiał do badań, tzw. Ultra Głębokie Pole Hubble'a w podczerwieni HUDF-IR (Hubble Ultra Deep Field – Infrared ), zebrany został w latach 2009-2010. Obserwacje przeprowadzono za pomocą instrumentu WFC-3 (Wide Field Camera 3), który w maju 2009 roku został dostarczony przez amerykański prom kosmiczny Atlantis (misja STS-125) w ramach misji serwisowej do Teleskopu Hubble'a.
Protogalaktyka jawi się jako słaby punkt światła na ekspozycji wykonanej przez Hubble'a. Jest ona za młoda oraz za mała, aby możliwe było wyróżnienie charakterystycznej spiralnej struktury. Pomimo tego, iż pojedynczych gwiazd nie da się zaobserwować, to wszystkie dowody wskazują na to, że mamy do czynienia z kompaktową galaktyką złożoną z gorących gwiazd, które zaczęły się formować zaledwie 100-200 milionów lat wcześniej, z gazu zgromadzonego w kieszeni ciemnej materii.
Obiekt UDFj-39546284 jest zauważalny w najdalszych zakresach widma podczerwonego obserwowanego przez Teleskop Hubble'a. Oznacza to, że ekspansja rozszerzającego się Wszechświata uczyniła światło protogalaktyki bardziej przesuniętym ku czerwieni niż miało to miejsce przy innych obiektach, które były kiedykolwiek zidentyfikowane w HUDF-IR, osiągając limit możliwości kosmicznego teleskopu. W przyszłości Teleskop Jamesa Webba będzie w stanie zajrzeć jeszcze głębiej, przebijając o co najmniej rząd wielkości czułość Hubble’a. Następca najsłynniejszego teleskopu na orbicie będzie mógł dużo efektywniej tropić wczesne galaktyki, położone jeszcze dalej, w bardziej odległych czasach, bliżej momentu narodzin Wszechświata.
Do studiowania historii Wszechświata oraz pomiaru jego „głębokości” astronomowie mierzą jak bardzo światło danego obiektu zostało zniekształcone przez ekspansję przestrzeni kosmicznej. Uzyskana wartość nazywana jest przesunięciem ku czerwieni bądź literą „z”. Generalnie im większa jest wartość „z” dla danej galaktyki, tym dystans dzielący naszą Drogę Mleczną z galaktyką w czasie i przestrzeni jest większy. Przed wystrzeleniem Teleskopu Hubble’a na orbitę astronomowie byli w stanie obserwować jedynie galaktyki o wartości przesunięcia ku czerwieni około 1, odpowiadającej połowie odległości do granic Wszechświata.
Pierwotne Głębokie Pole Hubble’a (Hubble Deep Field) wykonane w 1995 roku pozwoliło sięgnąć w przeszłość do wartości z=4, odpowiadającej 90% drogi do początku czasu. W 2004 roku za pomocą instrumentu ACS (Advanced Camera for Surveys) wyprodukowano Ultra Głębokie Pole Hubble’a (Hubble Ultra Deep Field), podnosząc limit do około z=6. ACS został zainstalowany na Teleskopie podczas Misji Serwisowej 3B w 2002 roku. Pierwsza czuła na podczerwień kamera Hubble’a – Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer, pozwoliła osiągnąć wartość z=7. Jeden z najnowszych instrumentów orbitalnego teleskopu – WFC3 (Wide Field Camera 3), który został zainstalowany podczas ostatniej misji serwisowej (STS-125 w 2009 roku), pozwolił pchnąć nas najpierw na wartość z=8, a następnie z=10, osiągając w tym momencie limit możliwości. Kosmiczny Teleskop Webba prawdopodobnie pozwoli nam sięgnąć do z=15, czyli około 275 milionów lat po Wielkim Wybuchu. To właśnie w okresie z=15 a z=30 powstały pierwsze gwiazdy we Wszechświecie.
Hipotetyczny hierarchiczny rozwój galaktyk od obłoków międzygwiezdnych do majestatycznych spiralnych bądź eliptycznych obiektów nie był dobrze znany do czasu rozpoczęcia wykonywania „głębokich ekspozycji” za pomocą Teleskopu Hubble’a. Pierwsze 500 mln lat okresu życia Wszechświata, zawierające się w przedziale od wartości z=1000 do z=10, stanowią w chwili obecnej brakujący rozdział w historii rozwoju galaktyk. Nie jest na razie wiadome jak wykształciła się struktura znanego nam świata w warunkach ochładzania i ściemniania po Wielkim Wybuchu. Tak jak przy rozwoju embrionu, astronomowie wiedzą, że w przeszłości musiał wystąpić okres dynamicznych zmian, które ustaliły początkowe warunki istnienia znanego nam obecnie Wszechświata.
(HubbleSite)
Źródło
