Hubble-avaruusteleskoopin ja VLT:n (Very Large Telescope) avulla tähtitieteilijät ovat katsoneet taaksepäin löytääkseen toistaiseksi kaukaisimman galaksin. 'Havaitsemme galaksia, joka oli pääasiallisesti olemassa, kun universumi oli vain noin 600 miljoonaa vuotta vanha, ja tarkastelemme tätä galaksia - ja maailmankaikkeutta - 13,1 miljardia vuotta sitten', sanoi tohtori Matt Lehnert Pariisin observatoriosta, joka on uuden Nature-julkaisun johtava kirjoittaja. – Olosuhteet olivat silloin aivan erilaiset. Peruskuva, johon tämä löytö on upotettu, on, että tämä on aikakausi, jolloin universumi muuttui suurelta osin neutraalista pohjimmiltaan ionisoituneeksi.'
Lehnert ja kansainvälinen ryhmä käyttivät VLT:tä tehdäkseen seurantahavaintoja galaksista nimeltä UDFy-38135539, jotka Hubble-havainnot vuonna 2009 paljastivat. Tähtitieteilijät analysoivat galaksin hyvin heikkoa hehkua mitatakseen sen etäisyyttä - ja ikää. Tämä on ensimmäiset vahvistetut havainnot galaksista, jonka valoa tulee esiin maailmankaikkeuden uudelleenionisoitumisesta.
Reionisaatiojakso on suunnilleen kauimpana ajassa taaksepäin, jonka tähtitieteilijät voivat havaita. Alkuräjähdys 13,7 miljardia vuotta sitten loi kuuman, hämärän maailmankaikkeuden. Noin 400 000 vuotta myöhemmin lämpötilat jäähtyivät, elektronit ja protonit liittyivät muodostaen neutraalia vetyä ja hämärä poistui. Jonkin aikaa ennen miljardia vuotta alkuräjähdyksen jälkeen neutraali vety alkoi muodostaa tähtiä ensimmäisissä galakseissa, jotka säteilivät energiaa ja muuttivat vedyn takaisin ionisoituneeksi. Vaikka tämä galaksimuodostelma ei ollutkaan aikaisemman jakson paksu plasmakeitto juuri alkuräjähdyksen jälkeen, se aloitti reionisaatiokauden ja puhdisti läpinäkymättömän vetysumun, joka täytti kosmoksen näinä varhaisina aikoina.
Galaksien simulointi deionisaation aikakaudella varhaisessa universumissa. Luotto: M. Alvarez, R. Kaehler ja T. Abel
'Koko universumin historia on peräisin reionisaatiosta', Lehnert sanoi online-lehdistötilaisuudessa. 'Universumia läpäisevä pimeä aine alkoi vetää kaasua mukanaan ja muodosti ensimmäiset galaksit. Kun galaksit alkoivat muodostua, se ionisoi uudelleen maailmankaikkeuden.'
UDFy-38135539 on noin 100 miljoonaa valovuotta kauempana kuin edellinen kaukaisin kohde, gammapurkaus.
Näiden ensimmäisten galaksien tutkiminen on äärimmäisen vaikeaa, Lehnert sanoi, koska himmeä valo putoaa enimmäkseen spektrin infrapunaosaan, koska sen aallonpituutta on venyttänyt universumin laajeneminen - vaikutus tunnetaan punasiirtymänä. Alkuräjähdyksen jälkeisenä alle miljardin vuoden aikana maailmankaikkeuden levinnyt vetysumu absorboi nuorten galaksien rajua ultraviolettivaloa.
NASA/ESA:n Hubble-avaruusteleskoopin uusi Wide Field Camera 3 löysi useita ehdokaskohteita vuonna 2009, ja 16 tunnin havainnoilla VLT:llä tiimi pystyi havaitsemaan vedyn erittäin heikon hehkun punasiirtymässä. 8.6.
Ryhmä käytti SINFONI-infrapunaspektroskooppista laitetta VLT:ssä ja erittäin pitkää valotusaikaa.
'Kaukaisimman galaksin punasiirtymän mittaaminen toistaiseksi on sinänsä erittäin jännittävää', sanoi toinen kirjoittaja Nicole Nesvadba (Institut d'Astrophysique Spatiale), 'mutta tämän havainnon astrofyysiset vaikutukset ovat vielä tärkeämpiä. Tämä on ensimmäinen kerta, kun tiedämme varmasti tarkastelevamme yhtä niistä galakseista, jotka poistivat sumun, joka oli täyttänyt hyvin varhaisen maailmankaikkeuden.'
Yksi yllättävistä asioista tässä löydössä on, että UDFy-38135539:n hehku ei näytä olevan tarpeeksi voimakas yksinään poistamaan vetysumua. 'On oltava muita galakseja, luultavasti himmeämpiä ja vähemmän massiivisia lähellä olevia UDFy-38135539:n kumppaneita', sanoi toinen kirjoittaja Mark Swinbank Durhamin yliopistosta, 'jotka myös auttoivat tekemään galaksin ympärillä olevasta tilasta läpinäkyvän. Ilman tätä lisäapua galaksin valo, olipa se kuinka loistava tahansa, olisi jäänyt ympäröivään vetysumuun, emmekä olisi voineet havaita sitä.'
Lähteet: ETTÄ, lehdistötilaisuus