Astronomer som ønsker å kartlegge da reionozasjonen av universet fant sted, har funnet noen av de tidligste galakene omtrent 800 millioner år etter Big Bang. Alderen til en galakse ble bekreftet av en karakteristisk nøytral hydrogensignatur 787 millioner år etter Big Bang. Funnet er den første aldersbekreftelsen på en såkalt frafallsgalakse på det fjerne tidspunktet og holdepunktene da reioniseringsepoken sannsynligvis begynte.
Reioniseringsperioden er omtrent lengst tilbake i tid som astronomer kan observere. Big Bang, for 13,7 milliarder år siden, skapte et varmt, grumset univers. Omtrent 400 000 år senere ble temperaturene avkjølt, elektroner og protoner slo seg sammen for å danne nøytralt hydrogen, og murken klarnet. En tid før 1 milliard år etter Big Bang begynte nøytralt hydrogen å danne stjerner i de første galaksene, som utstrålte energi og endret hydrogenet tilbake til å bli ionisert. Selv om ikke den tykke plasmasuppen fra den tidligere perioden like etter Big Bang, startet denne stjernedannelsen reioniseringsepoken.
Astronomer vet at denne epoken endte omtrent 1 milliard år etter Big Bang, men da den begynte, har unngå dem.
Vi ser etter "frafall" -galakser, ”sa Masami Ouchi, som ledet et amerikansk og japansk team av astronomer som så tilbake på gjenioniseringsepoken. "Vi bruker gradvis rødere filtre som avslører økende bølgelengder av lys og ser på hvilke galakser som forsvinner fra eller" frafall "av bilder som er laget med disse filtrene. Eldre, fjernere galakser 'frafall' av gradvis rødere filtre og de spesifikke bølgelengdene kan fortelle oss galaksenes avstand og alder. Det som gjør denne studien annerledes, er at vi kartla et område som er over 100 ganger større enn tidligere, og som et resultat hadde et større utvalg av tidlige galakser (22) enn tidligere undersøkelser. I tillegg var vi i stand til å bekrefte en galakas alder, fortsatte han. "Siden alle galaksene ble funnet ved bruk av samme frafallsteknikk, er de sannsynligvis like gamle."
Ouchis team var i stand til å gjennomføre en så stor undersøkelse fordi de brukte et skreddersydd, superrødt filter og andre unike teknologiske fremskritt innen rød følsomhet på videfeltkameraet til det 8,3 meter store Subaru-teleskopet. De gjorde sine observasjoner fra 2006 til 2009 i Subaru Deep Field og Great Observatories Origins Deep Survey North-feltet. De sammenlignet deretter observasjonene sine med data samlet i andre studier.
Astronomer har lurt på om universet gjennomgikk reionisering øyeblikkelig eller gradvis over tid, men enda viktigere er at de har prøvd å isolere seg da universet begynte reionisering. Målinger av galaktens tetthet og lysstyrke er nøkkelen til å beregne stjernedannelsesgraden, som forteller mye om hva som skjedde da. Astronomene så på stjernedannelsesrater og hastigheten som hydrogen ble ionisert.
Ved å bruke data fra studien deres og andre, slo de fast at stjernedannelsesgraden var dramatisk lavere fra 800 millioner år til omtrent en milliard år etter Big Bang, og deretter. Følgelig beregnet de at ioniseringshastigheten ville være veldig langsom i løpet av denne tidlige tiden på grunn av denne lave stjernedannelsesgraden.
"Vi ble virkelig overrasket over at ioniseringsgraden virker så lav, noe som ville utgjøre en motsetning med påstanden fra NASAs WMAP-satellitt. Den konkluderte med at reionisering startet senest 600 millioner år etter Big Bang, ”bemerket Ouchi. "Vi tror at denne gåten kan forklares med mer effektive ioniserende fotonproduksjonsrater i tidlige galakser. Dannelsen av massive stjerner kan ha vært mye kraftigere enn i dagens galakser. Færre, massive stjerner produserer mer ioniserende fotoner enn mange mindre stjerner, ”forklarte han.
Forskningen vil bli publisert i en desemberutgave av Astrophysical Journal.
Kilde: EurekAlert
