13 fjerne galakser funnet i en prøve av himmelen. Bildekreditt: ESO. Klikk for å forstørre.
Det er et av hovedmålene i den observasjonelle kosmologien å spore måten galakser dannet og utviklet seg og å sammenligne det med spådommer fra teoretiske modeller. Det er derfor viktig å vite så presist som mulig hvor mange galakser som var til stede i universet ved forskjellige epoker.
Dette er lettere å si enn å gjøre. Hvis det er relativt greit å telle galakser fra dype astronomiske bilder, er det vanskeligere å måle deres avstand - derav epoken i universets historie der vi ser det [1]. Dette krever å ta et spekter av galaksen og måle dens rødforskyvning [2].
For de svakeste galakene - som sannsynligvis er de fjerneste og derav de eldste - krever dette imidlertid mye observasjonstid på den største av teleskopene. Inntil nå måtte astronomer derfor først velge nøye kandidatgalakser med høy rødskift for å minimere tiden brukt på å måle avstanden. Men det ser ut til at astronomer var for forsiktige med å gjøre det, og følgelig hadde et feil bilde av befolkningen i galakser.
Det ville være bedre å "ganske enkelt" observere i en gitt himmellapp alle galakser lysere enn en gitt grense. Men å se på ett objekt om gangen ville gjøre en slik studie umulig.
For å ta utfordringen brukte et team av franske og italienske astronomer [3] det største mulige teleskopet med et høyt spesialisert, veldig følsomt instrument som er i stand til å observere et veldig stort antall (svake) objekter i det fjerne universet samtidig.
Astronomene benyttet seg av VIsible Multi-Object Spectrograph (VIMOS) på Melipal, et av de 8,2 m lange teleskopene til ESOs Very Large Telescope Array. VIMOS kan observere spektrene til rundt 1000 galakser i en eksponering, hvorfra rødskift, derav avstander, kan måles. Muligheten for å observere to galakser samtidig, vil være ekvivalent med å bruke to VLT-enhetsteleskoper samtidig. VIMOS multipliserer dermed effektiviteten til VLT hundrevis av ganger.
Dette gjør det mulig å fullføre observasjoner på noen få timer i løpet av noen timer for bare noen få år siden. Med kapasiteter som er opptil ti ganger mer produktive enn konkurrerende instrumenter, tilbyr VIMOS for første gang muligheten til å foreta en objektiv folketelling av det fjerne universet.
Ved å bruke VIMOS-instrumentets høye effektivitet tok teamet med astronomer fatt i VIMOS VLT Deep Survey (VVDS), hvis mål er å måle i en valgt himmellapp rødskiftet til alle galakser lysere enn størrelsen 24 i det røde, det vil si , galakser som er opptil 16 millioner svakere enn hva det uforsynte øyet kan se.
I en total prøve på rundt 8000 galakser som kun ble valgt på bakgrunn av deres observerte lysstyrke i rødt lys, ble nesten 1000 lyse og kraftige stjernedannende galakser oppdaget i en tid fra 1.500 til 4.500 millioner år etter Big Bang (rødskift mellom 1,4 og 5) .
“Til vår overraskelse”, sier Olivier Le F? Vre, fra Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (Frankrike) og medleder for VVDS-prosjektet, “dette er to til seks ganger høyere enn det som ble funnet av tidligere arbeider. Disse galaksene hadde blitt savnet fordi tidligere undersøkelser hadde valgt objekter på en mye mer restriktiv måte enn vi gjorde. Og de gjorde det for å imøtekomme den mye lavere effektiviteten til den forrige generasjonen av instrumenter. "
Mens observasjoner og modeller konsekvent har indikert at universet ennå ikke hadde dannet mange stjerner i de første milliarder årene av den kosmiske tiden, krever oppdagelsen gjort av forskerne for en betydelig endring i dette bildet.
Ved å kombinere spektraene til alle galaksene i et gitt rødforskyvningsområde (dvs. tilhørende samme epoke), kunne astronomene estimere mengden stjerne som ble dannet i disse galaksene. De opplever at galaksene i det unge universet forvandles til stjerner mellom 10 og 100 ganger massen til solen vår på et år.
"Denne oppdagelsen innebærer at galakser dannet mange flere stjerner tidlig i livet til universet enn det man tidligere hadde trodd," forklarer Gianpaolo Vettolani, den andre medlederen for VVDS-prosjektet, og arbeidet ved INAF-IRA i Bologna (Italia). "Disse observasjonene vil kreve en dyp revurdering av teoriene våre om dannelsen og utviklingen av galakser i et univers i endring."
Det gjenstår nå for astronomer å forklare hvordan man kan skape en så stor befolkning av galakser, og produsere flere stjerner enn tidligere antatt, på et tidspunkt da universet var omtrent 10-20% av sin nåværende alder.
Originalkilde: ESO News Release
