I flere tiår har astronomer prøvd å se så langt de kan inn i det dype universet. Ved å observere kosmos som det var kort tid etter Big Bang, håper astrofysikere og kosmologer å lære alt de kan om den tidlige dannelsen av universet og dets videre utvikling. Takket være instrumenter som Hubble romteleskop, astronomer har vært i stand til å se deler av universet som tidligere var utilgjengelige.
Men selv den ærverdige Hubble er ikke i stand til å se alt som skjedde under det tidlige universet. Ved å bruke den kombinerte kraften fra noen av de nyeste astronomiske observatoriene fra hele verden, observerte imidlertid et team av internasjonale astronomer ledet av Tokyo University's Institute of Astronomy 39 tidligere uoppdagede gamle galakser, et funn som kan ha store konsekvenser for astronomi og kosmologi.
Teamet bak oppdagelsen inkluderte medlemmer fra Tokyo Universitys Institute of Astronomy, det franske nasjonale senteret for vitenskapelig forskning (CNRS), Anhui Normal University i Kina, University of Ludwig-Maximilians i München, National Astronomical Observatories of China og the Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA) i Taiwan. Forskningen deres dukket opp i 7. august nummer av Natur.
Å oppdage det “usynlige”
For å si det enkelt, de tidligste mulige galaksene i universet har forblitt usynlige til nå fordi lyset deres er veldig svakt og forekommer ved lange bølgelengder som ikke kan påvises av Hubble. Laget
Funnet som resulterte var ikke bare enestående, men oppdagelsen av disse mange galakene av denne typen trosser nåværende kosmologiske modeller. Som Tao Wang, en forsker fra AISAA og en medforfatter på studien, forklarte:
"Dette er første gang at en så stor befolkning av massive galakser ble bekreftet i løpet av de første 2 milliarder årene av universets 13,7 milliarder år lange liv. Disse var tidligere usynlige for oss. Dette funnet er i strid med dagens modeller for den perioden med kosmisk evolusjon og vil bidra til å legge til noen detaljer, som har manglet til nå. "
Selv om disse galaksene var de største som eksisterte på den tiden, var de fortsatt svært vanskelige å oppdage. Mye av grunnen har å gjøre med i hvilken grad lyset deres har blitt strukket av utvidelsen av universet. I hverdagens astronomi,
Dette gjør at astronomer ikke bare kan fortelle hvor fjernt et objekt er, men hvordan det objektet så ut i fortiden. Men når vi ser på universets aller tidligste epoke (for over 13 milliarder år siden), strekker den enorme avstanden bølgelengden til synlig lys til et punkt der det ikke lenger er innenfor synlig lys og blir infrarød.
En annen grunn til at disse galaksene er vanskelige å oppdage er at større galakser har en tendens til å være innhyllet i støv, spesielt når de fremdeles er i de tidlige delene av formasjonen. Dette har en tendens til å skjule dem mer enn deres mindre galaktiske kolleger. Av disse grunnene var det en viss mistanke om at disse galaksene ikke var så gamle som teamet antydet. Som Wang antydet:
”Det var tøft å overbevise våre jevnaldrende om at disse galaksene var så gamle som vi mistenkte at de var. Våre første mistanker om deres eksistens kom fra Spitzer-romteleskopets infrarøde data. Men ALMA har skarpe øyne og avslørte detaljer ved submillimeterbølgelengder, den beste bølgelengden for å kikke gjennom støv som er til stede i det tidlige universet. Likevel tok det ytterligere data fra det fantasifulle navnet Very Large Telescope i Chile for å virkelig bevise at vi så gamle, store galakser der ingen hadde blitt sett før. ”
Hva betyr dette for astronomi?
Siden oppdagelsen av disse galaksene trosser våre nåværende kosmologiske modeller, har teamets funn naturlig nok noen betydelige konsekvenser for astronomer. Som Kotaro Kohno, en professor ved Institute of Astronomy og en medforfatter på studien, forklarte:
”Jo mer massiv en galakse, desto mer massiv er det supermassive sorte hullet i hjertet. Så studiet av disse galaksene og deres utvikling vil fortelle oss mer om utviklingen av supermassive sorte hull, ”la Kohno til. ”Massive galakser er også nært forbundet med fordelingen av usynlig mørk materie. Dette spiller en rolle i utformingen av strukturen og distribusjonen av galakser. Teoretiske forskere må oppdatere teoriene sine nå. ”
Et annet interessant funn var måtene disse 39 gamle galakene skiller seg fra våre egne. Til å begynne med hadde disse galaksene en høyere tetthet av stjerner enn Melkeveien gjør i dag; noe som betyr at hvis galaksen vår var lik, ville stjernekikkere se noe veldig annerledes når de så opp på nattehimmelen.
”For det første ville nattehimmelen fremstå langt mer majestetisk. Den større stjernetettheten betyr at det ville være mange flere stjerner i nærheten av å virke større og lysere, sier Wang. "Motsatt betyr den store støvmengden at langt borte stjerner vil være langt mindre synlige, så bakgrunnen for disse lyse nære stjernene kan være et enormt mørkt tomrom."
Siden dette er første gang en galaktisk populasjon av denne typen blir oppdaget, ser astronomer frem til hva annet de kan finne. Slik det ser ut, er til og med ALMA ikke sofistikert nok til å undersøke de kjemiske sammensetningene og stjernene i disse galaksene. Neste generasjons observatorier vil imidlertid ha oppløsningen for astrnomere å utføre disse studiene.
Disse inkluderer James Webb romteleskopet, som for øyeblikket er planlagt satt i gang i 2021. Jordbaserte observatorier som ESOs Extremely Large Telescope (ELT), Thirty Meter Telescope (TMT) og Giant Magellan Telescope (GMT) vil også sannsynligvis spille en viktig rolle.
Det er en spennende tid for astronomer og kosmologer. Noe så sakte, de skreller tilbake enda et lag av universet for å se hvilke hemmeligheter som lurer under!
