Näyttää siltä, että muutaman kuukauden välein tulee uusi löytö uudesta 'kaukaisimmasta koskaan löydetystä galaksista'. Ei ole yllätys, että uusia vertailuarvoja saavutetaan niin hämmästyttävällä taajuudella, kun kaukoputkemme paranevat ja tähtitieteilijät parantavat tekniikoitaan kaukaisten ja muinaisten kohteiden havainnointiin. Tämä uusin 'kaukain' on varsin mielenkiintoinen siinä mielessä, että se löydettiin yhdistämällä kahden avaruusteleskoopin – Hubblen ja Spitzerin – havainnot sekä käyttämällä massiivinen galaksiklusteri gravitaatiolinsseinä suurentaakseen niiden takana olevaa kaukaista galaksia. Se on myös erittäin pieni eikä ehkä ole edes täysin kehittynyt galaksi silloin, kun näemme sen.
Vaikka tämä MACS0647-JD-niminen galaksi näyttää uusissa kuvissa pienenä möykkynä, tähtitieteilijät sanovat, että se tarjoaa kurkistuksen aikaan, jolloin maailmankaikkeus oli vain 3 prosenttia nykyisestä 13,7 miljardin vuoden iästä. Tämä hiljattain löydetty galaksi havaittiin 420 miljoonaa vuotta alkuräjähdyksen jälkeen, ja sen valo on kulkenut 13,3 miljardia vuotta päästäkseen Maahan.
'Tämä esine voi olla yksi monista galaksin rakennuspalikoista', sanoi Dan Coe Space Telescope Science Institutesta, uuden havaintoja käsittelevän paperin johtava kirjoittaja. 'Seuraavien 13 miljardin vuoden aikana sillä voi olla kymmeniä, satoja tai jopa tuhansia sulautumistapahtumia muiden galaksien ja galaksifragmenttien kanssa.'
Löytö tulee Cluster Lensing And Supernova Survey with Hubble (CLASH) -ohjelmasta, joka yhdistää avaruusteleskooppien tehon gravitaatiolinssien luonnolliseen zoomiin paljastaakseen kaukaisia galakseja varhaisessa universumissa. Havainnot Spitzerin infrapunasilmillä mahdollistivat tämän kohteen vahvistamisen.
MACS0647-JD:n valoa suurensi massiivinen galaksijoukko nimeltä MACS J0647+7015, ja ilman klusterin suurennuskykyä tähtitieteilijät eivät olisi nähneet kaukaista galaksia. Gravitaatiolinssin ansiosta CLASH-tutkimusryhmä pystyi tarkkailemaan kolmea suurennettua kuvaa MACS0647-JD:stä Hubble-teleskoopilla. Joukon painovoima lisäsi valoa kaukaisesta galaksista, jolloin kuvat näyttävät noin kahdeksan, seitsemän ja kaksi kertaa kirkkaammilta kuin muutoin, minkä ansiosta tähtitieteilijät pystyivät havaitsemaan galaksin tehokkaammin ja varmemmin.
'Tämä klusteri tekee sen, mitä mikään ihmisen tekemä kaukoputki ei voi tehdä', sanoi Marc Postman, myös STScI:stä. 'Ilman suurennusta tämän galaksin tarkkaileminen vaatisi herkulelaista työtä.'
MACS0647-JD on vain murto-osa Linnunrata-galaksimme koosta, ja se on niin pieni, ettei se välttämättä ole edes täysin muodostunut galaksi. Tiedot osoittavat, että galaksi on alle 600 valovuotta leveä. Hieman lähempänä olevien galaksien havaintojen perusteella tähtitieteilijät arvioivat, että tyypillisen samanikäisen galaksin pitäisi olla noin 2 000 valovuotta leveä. Vertailun vuoksi: Suuri Magellanin pilvi, Linnunradan kääpiögalaksi, on 14 000 valovuotta leveä. Linnunrattamme on 150 000 valovuotta.
Ladataan soitinta…Galaksia havainnoitiin 17 suodattimella, jotka ulottuivat lähes ultraviolettisäteilystä lähi-infrapuna-aallonpituuksiin käyttämällä Hubblen laajakenttäkameraa 3 (WFC3) ja Advanced Camera for Surveys (ACS). Coe löysi galaksin helmikuussa tutkiessaan luetteloa tuhansista gravitaatiolinsseistä esineistä, jotka löytyivät CLASH-tutkimuksen 17 klusterin Hubble-havainnoista. Mutta galaksi esiintyi vain kahdessa punaisimmassa suodattimessa.
'Joten joko MACS0647-JD on erittäin punainen esine, joka paistaa vain punaisilla aallonpituuksilla, tai se on erittäin kaukana ja sen valo on 'punasiirretty' näille aallonpituuksille tai johonkin näiden kahden yhdistelmään, Coe sanoi. 'Olemme pohtineet näitä kaikkia mahdollisuuksia.'
CLASH-tiimi tunnisti useita kuvia kahdeksasta galaksijoukon linssistä galaksista. Heidän asemansa antoivat ryhmälle mahdollisuuden tuottaa kartan klusterin massasta, joka koostuu pääasiassa pimeästä aineesta. Pimeä aine on näkymätön aineen muoto, joka muodostaa suurimman osan maailmankaikkeuden massasta. 'Se on kuin suuri palapeli', Coe sanoi. 'Meidän on järjestettävä joukon massa niin, että se taivuttaa jokaisen galaksin valon havaittuihin paikkoihin.' Ryhmän analyysi paljasti, että klusterin massajakauma tuotti kolme linssikuvaa MACS0647-JD:stä Hubble-kuvassa havaituissa paikoissa ja suhteellisessa kirkkaudessa.
Coe ja hänen työtoverinsa käyttivät kuukausia systemaattisesti sulkemalla pois nämä muut vaihtoehtoiset selitykset kohteen identiteetille, mukaan lukien punaiset tähdet, ruskeat kääpiöt ja punaiset (vanhat tai pölyiset) galaksit välietäisyyksillä Maasta. He päättelivät, että hyvin kaukana oleva galaksi oli oikea selitys.
Punasiirtymä on seurausta avaruuden laajenemisesta kosmisen ajan kuluessa. Tähtitieteilijät tutkivat kaukaista maailmankaikkeutta lähi-infrapunavalossa, koska avaruuden laajeneminen venyttää ultravioletti- ja näkyvän valon galakseista infrapuna-aallonpituuksille. Coe arvioi, että MACS0647-JD:n punasiirtymä on 11, mikä on suurin tähän mennessä havaittu.
Spitzer-avaruusteleskoopilla otetut kuvat galaksista pitemmillä aallonpituuksilla olivat avainasemassa analyysissä. Jos esine olisi luonnostaan punainen, se näyttäisi kirkkaalta Spitzer-kuvissa. Sen sijaan galaksia tuskin havaittiin, jos ollenkaan, mikä osoittaa sen suuren etäisyyden. Tutkimusryhmä aikoo käyttää Spitzeriä galaksin syvempiin havaintoihin, joiden pitäisi tuottaa luotettavia havaintoja sekä arvioita kohteen iästä ja pölypitoisuudesta.
MACS0647-JD galaksi voi kuitenkin olla liian kaukana, jotta mikään nykyinen teleskooppi voisi vahvistaa etäisyyden spektroskopian perusteella, joka levittää kohteen valon tuhansiksi väreiksi. Siitä huolimatta Coe on varma, että aloitteleva galaksi on uusi etäisyyden mestari ainutlaatuisten väriensä ja tutkimusryhmän laajan analyysin perusteella. 'Kaikki kolme linssillä olevaa galaksikuvaa sopivat melko hyvin ja ovat paikoissa, joita voisi odottaa kaukaiselle galaksille, kun tarkastellaan parhaiden linssimalliemme ennusteita tälle joukolle', Coe sanoi.
Uusi etäisyysmestari on toinen etägalaksi, joka on paljastettu CLASH-tutkimuksessa, joka on 25 suuren galaksiklusterin moniaallonpituuslaskenta Hubblen ACS:n ja WFC3:n kanssa. Aiemmin tänä vuonna CLASH-tiimi ilmoitti löytäneensä galaksin, joka oli olemassa, kun maailmankaikkeus oli 490 miljoonaa vuotta vanha, 70 miljoonaa vuotta myöhemmin kuin uusi ennätysgalaksi. Tähän mennessä tutkimuksessa on saatu päätökseen havainnot 20 klusterista 25:stä.
Tiimi toivoo voivansa käyttää Hubblea etsiäkseen lisää kääpiögalakseja näinä varhaisina aikoina. Jos näitä pienikokoisia galakseja on useita, ne olisivat voineet tarjota energiaa maailmankaikkeuden peittäneen vetysumun polttamiseen, prosessia, jota kutsutaan uudelleenionisaatioksi. Reionisaatio teki lopulta universumista läpinäkyvän valolle.
Lähteet: Hubble-sivusto , ESA Hubble