2008.02.12. - A fiatal Univerzum egyik legfényesebb és legtávolabbi galaxisa

A Hubble és a Spitzer űrteleszkópok képein a gravitációslencse hatásnak köszönhetően feltűnt a fiatal, mindössze 700 millió éves Univerzum egyik legfényesebb és legtávolabbi galaxisa.

A Hubble űrteleszkóp NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrograph) műszerével készült képeken láthatóvá vált egy nagyon fiatal galaxis, amelyben az Univerzum Ősrobbanás utáni ún. sötét korszaka (dark ages) során éppen beindultak a heves csillagkeletkezési folyamatok. A kutatás vezetője, Larry Bradley (Johns Hopkins University, Baltimore) szerint a közben felszabaduló energia aztán maga is hozzájárult a sötétség korszakának lezárásához. Az A1689-zD1 katalógusjelű objektum természetét a Spitzer űrteleszkóp IAC (Infrared Array Camera) infravörös kamerájával készült felvételek is megerősítették. A galaxis azonban annyira távol van, hogy a kutatók még a nagyteljesítményű űrteleszkópokkal sem fényképezhették volna le, ha a gravitációslencse hatás nem siet a segítségükre.

A Hubble űrteleszkóp ACS (Advanced Camera for Surveys) műszerével 2002-ben készült felvétel az Abell 1689 galaxishalmazról. A képen nagyon jól megfigyelhető a gravitációslencse hatás. A halmaz mögötti távoli galaxisokat a halmaz gravitációs tere ívekként képezi le, miközben fényességüket is megnöveli. A képen négyzet jelöli azt a területet, melyről részletesebb felvételek készültek a NICMOS és az IAC műszerekkel.
[NASA, ESA, L. Bradley (JHU), R. Bouwens (UCSC), H. Ford (JHU) és G. Illingworth (UCSC)]

Az előzékeny "segédoptika" szerepét az Abell 1689 katalógusjelű, viszonylag közeli nagytömegű galaxishalmaz játszotta. A 2,2 milliárd fényévre lévő halmaz gravitációs tere nemcsak leképezte a 12,8 milliárd fényév távolságban található fiatal galaxist, de körülbelül tízszeresére növelte a fényességét is, láthatóvá téve így mind a Hubble, mind a Spitzer számára. Az óriási távolság miatt azonban a Hubble optikai tartománybeli képein a galaxis nem látszik, mivel a nagy vöröseltolódás miatt az általa kibocsátott energia nagy része az infravörös tartományban jelentkezik. A Hubble, s különösen a Spitzer infravörös felvételein valóban jól azonosítható az objektum. A képeken több száz millió nagytömegű csillag alkotta fényes foltok láthatók egy mindössze 2000 fényév átmérőjű, azaz nagyon kicsiny területen. Ilyen kompakt csillagkeletkezési területek létezésére már korábbi Hubble-felvételek is utaltak. A kutatócsoport egyik tagja, Garth Illingworth (University of California, Santa Cruz) szerint ez a típusú galaxis nem volt ritka a Világyegyetem fejlődésének ezen szakaszában, az azonban meglepte őket, hogy már 12,8 milliárd évvel ezelőtt is léteztek ilyen fényes galaxisok.

A Hubble és a Spitzer űrteleszkópok optikai és infravörös tartományban készült felvételei az adott területről. A kérdéses galaxis a nagy vöröseltolódás miatt a látható tartományban nem, a 2005/2006-ban készült infravörös felvételeken azonban jól azonosítható. A néhány milliárd naptömegű galaxis tipikus objektuma a nagyon fiatal, mindössze néhány száz millió éves Univerzumnak.
[NASA, ESA, L. Bradley (JHU), R. Bouwens (UCSC), H. Ford (JHU) és G. Illingworth (UCSC)]

A jelenlegi elképzelések szerint a sötét korszak az Ősrobbanás után körülbelül 400 ezer évvel kezdődött, amikor a táguló Világegyetem anyaga annyira lehűlt, hogy hideg hidrogénfelhőkké csomósodott, melyek aztán sűrű ködként telepedtek az Univerzumra. A korszak során valamikor azonban beindult a galaxisok, s bennük az első csillagok képződése, melyek energiája újra felmelegítette a hideg hidrogént, véget vetve ezzel a sötétségnek körülbelül 1 milliárd évvel az Ősrobbanás után. Bradley szerint a kutatók eddig is többé-kevésbé biztosak voltak abban, hogy olyan nagyenergiájú objektumok, mint a kvazárok nem szolgáltathattak ehhez elég energiát. A mostani felfedezés azonban megerősítheti azt, hogy sok fiatal, heves csillagkeletkezési folyamatokat produkáló galaxis összegződő energiája már elégendő lehetett ehhez.

A gravitációslencse hatás nyújtotta segítség ellenére a Hubble műszerei csak a legfényesebb, legnagyobb tömegű csillagok csomóit látják, a kisebb tömegű csillagok, illetve a csillagkeletkezési területeket övező anyag továbbra is láthatatlan marad számukra. A kutatók azonban azt remélik, hogy a Hubble leváltására tervezett James Webb űrteleszkóp hétszer nagyobb tükre számára már ezek is "elérhetőek" lesznek, sőt részletes képet is tud majd szolgáltatni a galaxisról. Ideális célpont lehet majd az Atacama sivatagban 2012-ben működésbe lépő teleszkóprendszer, az ALMA (Atacama Large Millimeter Array) számára is. A két műszeregyüttes kombinációja hasonlóan jó együttes teljesítményt nyújthat majd, mint a HST és Spitzer most, természetesen jóval nagyobb érzékenység és pontosság mellett.

A galaxis távolságának pontosítására a csoport további infravörös spektroszkópiai méréseket tervez a hawaii 10 méteres Keck teleszkópokkal.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astrophysical Journal c. folyóiratban fog megjelenni.

Forrás:

• STScI-2008-08, 2008.02.12.