Cu puterea combinată a telescoapelor spaţiale NASA, Spitzer şi Hubble şi cu ajutorul efectului de zoom cosmic, o echipă de astronomi condusă de Wei Zheng (Universitatea Johns Hopkins) a localizat, probabil, cea mai îndepărtată galaxie detectată vreodată.
Lumina venită dinspre galaxia surprinsă de observatoarele de pe orbită şi-a început drumul spre noi când Universul, acum vârstă de 13.7 miliarde de ani, avea doar 500 de milioane de ani.
În imaginea mare din stânga, scena este dominată de numeroasele galaxii dintr-un cluster masiv numit MACS j1149+223. Efectul de lentilă gravitaţională cauzat de uriaşul cluster a mărit de 15 ori strălucirea luminii venită de la galaxia nou-descoperită, cunoscută după numele de MACS 1149-JD. În colţul din dreapta sus, o mărire parţială arată galaxia MACS 1149-JD mai detaliată iar o mărire şi mai accentuată este prezentată în dreapta jos. Credit: NASA/ESA/STScI/JHU
Îndepărtata galaxie a existat într-o eră importantă, când Universul a început să facă trecerea din aşa-numitul „Ev Mediu”. În timpul acestei perioade, Universul a trecut de la o expansiune întunecată, lipsită de stele, la cosmosul plin de galaxii pe care îl recunoaştem astăzi. Descoperirea micii şi slab vizibilei galaxii deschide o fereastră spre cea mai veche şi îndepărtată epocă din istoria cosmosului.
„Această galaxie este cel mai îndepărtat obiect pe care l-am observat vreodată” a spus Zheng, cercetător principal în Departamentul „Henry A.Rowland” de Fizică şi Astronomie la şcoala de Arte şi Ştiinţe Johns Hopkins, prim-autor al unei lucrări care a apărut în numărul din 20 Septembrie al revistei Nature. „Pe viitor munca legată de această galaxie – precum şi de celelalte ca ea pe care sperăm să le găsim – ne va permite să studiem cele mai vechi obiecte din univers şi modul în care Era Întunecată s-a sfârşit.”
Lumina venită de la galaxia primordială a călătorit aproximativ 13.2 miliarde de ani-lumină înainte de a ajunge la telescoapele NASA. Cu alte cuvinte, lumina stelară captată de Spitzer şi Hubble a părăsit galaxia când Universul avea doar 3.6 procente din vârsta actuală. Tehnic vorbind, galaxia are o deplasare spre roşu sau un „z” de 9.6. Termenul „deplasare spre roşu” se referă la cât de mult lumina provenită de la un obiect s-a deplasat spre lungimi de undă mai mari ca rezultat al expansiunii Universului. Astronomii folosesc „deplasarea spre roşu” pentru a descrie distanţele cosmice.
Spre deosebire de detecţiile anterioare pentru galaxiile candidate în această plajă de valori care au fost văzute doar într-o singură culoare sau bandă de undă, această nou-găsită galaxie a fost văzută în cinci benzi de undă diferite. Parte a programului Cluster Lensing and Supernova Survey with Hubble (CLASH), telescopul spaţial Hubbel a înregistrat îndepărtata galaxie descrisă mai devreme în patru benzi de lungime de undă. Spitzer a localizat-o în a cincea bandă cu a lui Infrared Array Camera (IRAC), dând un plus de credibilitate descoperirii.
Obiectele aflate la asemenea distanţe extreme sunt în cea mai mare parte în afara posibilităţilor de detecţie pentru cele mai mari telescoape din prezent. Pentru a arunca o privire asupra acestor galaxii îndepărtate, de la începuturi, astronomii se bazează pe „efectul de lentilă gravitaţională”. În cadrul acestui fenomen – prezis de Albert Einstein acum un secol – gravitaţia obiectelor din planul apropiat curbează şi măreşte strălucirea luminii provenită de la obiectele din fundal. Un cluster masiv de galaxii situat între galaxia noastră şi galaxia din depărtare măreşte strălucirea celei din urmă, făcând-o de 15 ori mai vizibilă.
Pe baza observaţiilor telescoapelor Spitzer şi Hubble, astronomii cred că îndepărtata galaxie a fost văzută într-un moment când avea o vârstă de mai puţin de 200 de milioane de ani. Ea este, de asemenea, mică şi compactă, conţinând doar aproximativ 1% din masa Căii Lactee. Potrivit teoriilor cosmologice de actualitate, primele galaxii ar trebui să fi fost, într-adevăr mici la început. Apoi ele s-au unit progresiv, acumulându-se în final în galaxii de mărimile celor din universul modern.
Aceste prime galaxii au jucat, probabil, rolul dominant în epoca reionizării, evenimentul care a semnalat apusul Evului Mediu al Universului. După aproximativ 400.000 de ani de la Big Bang, gazul neutru de hidrogen s-a format din particulele răcite. Primele stele luminoase şi galaxiile lor gazdă, totuşi, nu au apărut până după câteva sute de milioane de ani mai târziu. Energia dezlănţuită de aceste prime galaxii se crede a fi cauza ionizării, pierderii unui electron, hidrogenului neutru împrăştiat prin univers, stare în care a rămas din acel moment.
„În esenţă, în timpul epocii reionizării, luminile s-au aprins în Univers” a spus co-autorul lucrării, Leonidas Moustakas, un cercetător la Jet Propulsion Laboratory al NASA, o divizie a California Institute of Technology din Pasadena, California.
Astronomii plănuiesc să studieze apariţia primelor stele şi galaxii şi epoca de reionizare cu succesorul telescoapelor Spitzer şi Hubble – telescopul James Webb, ce aparţine NASA, programat pentru lansare în 2018. Nou-descrisa galaxie îndepărtată va constitui probabil o ţintă principală.
Holland Ford, unul dintre colegii lui Zheng şi co-autor al lucrării, a comentat asupra descoperirilor. „Ştiinţa este foarte incitantă când explorăm frontierele cunoaşterii” a spus Ford, profesor de fizică şi astronomie la Johns Hopkins. ”Una dintre aceste frontiere este prima sută de milioane de ani după naşterea Universului nostru. Doctorul Zheng a fost, pe parcursul a mai multor ani, în căutarea quasarilor şi galaxiilor de la răsăritul universului, iar aceste căutări au dat roade cu descoperirea unei galaxii pe care o vedem în prezent aşa cum era atunci când universul avea mai puţin de 500 de milioane de ani.
„Cu această descoperire, vedem o galaxie atunci când nu era nici măcar bebeluş” a spus Ford. „Dar această galaxie infantilă va creşte în viitor într-o galaxie precum a noastră, cu speranţa că va găzdui sisteme planetare cu astronomi ce se vor privi înapoi în timp să vadă galaxia noastră în perioada ei infantilă.”
Traducere după astrophysicists-spy-ultra-distant-galaxy-cosmic de Răzvan Gavrilă, cu acordul editorului
