Posługując się danymi zebranymi przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a, zespół naukowców NASA odkrył galaktyki, które nigdy wcześniej nie były znane astronomom. Nie mówimy tu o garstce jakichś tam galaktyk ale ogromnej ilości galaktyk, które wcześniej pozostawały niezauważone pośród miliardów innych, które jesteśmy w stanie dostrzec. Wszystko dzięki tzw. Głebokiemu Polu Hubble'a.
foto / NASA
Głębokie Pole Hubble’a (ang. Hubble Deep Field, w skrócie HDF) – obraz małego, pozornie pustego, obszaru w gwiazdozbiorze Wielkiej Niedźwiedzicy, bazujący na serii obserwacji Kosmicznym Teleskopem Hubble’a. Zdjęcie jest złożeniem 342 osobnych ekspozycji wykonywanych przy pomocy Wide Field and Planetary Camera 2 przez dziesięć kolejnych dni, pomiędzy 18 grudnia a 28 grudnia 1995 r. Sfotografowany obszar ma rozmiary kątowe zaledwie 144" - mniej więcej tyle, ile średnica piłki tenisowej widziana z odległości stu metrów. Pole jest tak małe, że w jego obrębie leży jedynie kilka gwiazd Drogi Mlecznej. Dlatego też niemal wszystkie obiekty z około 3 tysięcy znajdujących się na zdjęciu to galaktyki. Niektóre z nich to najmłodsze i najbardziej odległe ze wszystkich dotychczas poznanych. Przez wykrycie tak wielkiej liczby młodych galaktyk, HDF stało się czołowym źródłem w badaniach nad wczesnym Wszechświatem oraz ilustrującym prace dotyczące teorii jego powstania – od czasu, gdy zostało zrobione, pojawiło się w odniesieniach niemal czterystu prac naukowych.
Naukowcy użyli nowej metody analizy danych przesyłanych przez Hubble'a, badali oni t o co wygląda jak "puste piksele" w falach świetlnych o różnych długościach. Owe "puste piksele" znajdują się pomiędzy gwiazdami i galaktykami jakby istniała tam kompletna pustka. Okazuje się, iż jest to złudne myślenie. W rzeczywistości to co możemy dostrzec z Ziemi to bardzo gęsto usłany ciałami niebieskimi wszechświat, gdzie widocznych połaci pustych przestrzeni jest doprawdy mało. Znacznie mniej niż widać na pierwszy rzut oka.
Nowa kamera Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, kamera szerokiego pola (Wide Field Camera 3 – WFC3) pracuje w zakresie bliskiej podczerwieni, dzięki czemu może sięgnąć jeszcze głębiej w przestrzeń niż w 1994 r. Najsłabsze i najbardziej czerwone obiekty na zdjęciu okazały się galaktykami uformowanymi zaledwie 600 milionów lat po Wielkim Wybuchu.
foto / NASA
To obrazy nieba jakimi widzi je Teleskop Hubble'a. Jak widać roi się na nich od gwiazd i galaktyk oraz światła pochodzącego jeszcze z bardzo młodego wszechświata. Dzięki temu odkryciu naukowcy odkryli, że we wczesnym wszehświecie było nawet dziesięć razy więcej galaktyk niż sądzono dotychczas. Głębokie Pole Hubble’a dostarczyło astronomom i kosmologom niezwykle bogatego materiału do analiz. Jak do tej pory, w astronomicznej literaturze pojawiło się blisko 400 dużych prac i mniejszych opracowań bazujących na HDF, lub cytujących pierwotne spostrzeżenia Roberta Williamsa. Jednym z najważniejszych odkryć było odkrycie wielkiej liczby galaktyk z dużymi przesunięciami ku czerwieni.
Co więc wiemy o ciałach niebieskich pochodzących jeszcze z czasów kiedy wszechświat dopiero się "rozkręcał"? Owe młode galaktyki powstały w erze zwanej Erą Rejonizacji. Mowa tu o okresie w dziajach istnienia wszechświata przypadającym na pierwszy miliard lat od Wielkiego Wybuchu. Rozproszony wodór został wtedy ponownie zjonizowany przez promieniowanie jonizujące. Okres ten jest jednym z ważnych epizodów ery materii i przypada na pierwsze miliardolecie istnienia Wszechświata, chociaż nadal trwają badania mające na celu dokładne określenie początku i końca tej ery.
Gdy Wszechświat ochłodził się po Wielkim Wybuchu, około 13,7 miliarda lat temu, elektrony i protony uległy rekombinacji formując gaz wodorowy. Ten chłodny, ciemny gaz był głównym składnikiem Wszechświata podczas tzw. wieków ciemnych, gdy nie było świecących obiektów (gwiazd, kwazarów). W czasie, gdy formowały się pierwsze gwiazdy i galaktyki, Wszechświat był nadal wypełniony elektrycznie obojętnym gazem wodorowym, który absorbował promieniowanie ultrafioletowe. Intensywne promieniowanie ultrafioletowe pierwszych gwiazd lub kwazarów powoli uczyniło mgłę wodorową ponownie przezroczystą dla ultrafioletu poprzez rozdzielenie atomów wodoru z powrotem na elektrony i protony w procesie zwanym rejonizacją (czyli ponowną jonizacją). Ta epoka we wczesnej historii Wszechświata trwała od około 150 milionów do około 800 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Proces ten zwany jest rejonizacją, gdyż wcześniej, zaraz po Wielkim Wybuchu, gaz był przez ok. 100 000 lat również zjonizowany (w tzw. erze promieniowania).
Oczywiście jakość detali, które możemy podziwiać dzięki nowej metodzie naukowców wciąz pozostawia wiele do życzenia to jednak jesteśmy na dobrej drodze aby w przyszłości otrzymywać obraz w najwyższych rozdzielczościach gwarantujące najefektywniejsze obserwacje oraz analizy.
W roku 2018 zaplanowano start teleskopu mającego za główny cel obserwacje światła pochodzącego z najwcześniejszych etapów powstawania wszechświata co może być krokiem milowym w badaniach, o których mowa powyżej. Będzie to oczywiście Teleskop Jamesa Webba. Teleskop ten (w odróżnieniu do Teleskopu Hubble'a) ma on prowadzić obserwacje w podczerwieni. Projekt jest nadzorowany i w znacznej części finansowany przez NASA i powstaje we współpracy z ESA oraz CSA. Został nazwany na cześć Jamesa Webba, drugiego administratora NASA.
Badanie pierwszych gwiazd i galaktyk, które uformowały Wszechświat po Wielkim Wybuchu, badanie formowania się i ewolucji galaktyk, badanie tworzenia gwiazd i systemów planetarnych będą priorytetami naukowców, priorytetami, które będą mogły i zostaną zrealizowane dzięki nowemu teleskopowi.
Tłumaczenie własne.
Autor: Caroline Reid
Źródło: IFLScience
