Azonosították a valaha felfedezett legtávolabbi galaxist
A csillagászok felfedezték, hogy ez egy olyan galaxis, amely mindössze 330 millió évvel az ősrobbanás után létezett. Az Univerzum tágulása által megnyújtott halvány fényének 13,5 milliárd fényévet kellett megtennie, hogy eljusson hozzánk, a Földre.
A felfedezők a galaxist HD1-nek nevezték el, ami egyfajta rejtélyt reprezentál. A tudósok nem teljesen biztosak abban, hogy mi is ez a galaxis: csillagontó galaxis-e, melyben pozitív csillagkeletkezés zajlik, vagy kvazár, melynek középpontjában egy masszív, aktív szupermasszív fekete lyuk található.
Ha ez utóbbiról van szó, akkor a fekete lyuk szupermasszív méretűvé növekedése ilyen röviddel azután, hogy az Univerzum létrejött, kihívást jelent a fekete lyukak kialakulásának és fejlődésének modelljei számára, olvasható a ScienceAlert cikkében.
„Egy ilyen távoli forrás természetével kapcsolatos kérdések megválaszolása kihívást jelenthet. Olyan ez, mintha egy hajó nemzetiségét a lobogó zászlajából találnánk ki, miközben a hajó messze van a parttól, és szélviharban és sűrű ködben. Az ember talán látja a zászló néhány színét és formáját, de nem teljes egészében. Ez végső soron egy hosszú játék az elemzéssel és a valószínűtlen forgatókönyvek kizárásával”
– mondta el Fabio Pacucci asztrofizikus, a Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics munkatársa.
A korai Univerzumból származó objektumok észlelése rendkívül nehéz. Még a kvazárok, az egész kozmosz legfényesebb objektumai is elhalványulnak a téridő hatalmas kiterjedésében, olyannyira, hogy a legerősebb teleszkópjaink is nehezen veszik fel a fényüket.
A HD1-et az Univerzum kezdetén lévő galaxisok felfedezésére irányuló felmérés részeként fedezték fel, amelynek eredményeit a The Astrophysical Journal című folyóiratban publikálásra elfogadott tanulmányban részletezték.
A HD1 és egy második, közel ugyanilyen távoli, HD2 nevű galaxis elemzését a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society folyóiratban fogadták el. A felmérésben négy nagy teljesítményű optikai és infravörös távcsövet használtak: a Subaru Teleszkópot, a VISTA Teleszkópot, a brit infravörös teleszkópot és a Spitzer Űrteleszkópot. Ezek együttesen több mint 1200 órányi megfigyelési időt gyűjtöttek össze, és a kozmikus hajnalba tekintettek, hogy fényt keressenek a korai Univerzumban.
„Nagyon kemény munka volt megtalálni a HD1-et a több mint 700 000 objektum közül. A HD1 vörös színe meglepően jól illeszkedett egy 13,5 milliárd fényévre lévő galaxis várható jellemzőihez, ezért kicsit libabőrös lettem, amikor megtaláltam”
– fogalmazott Yuichi Harikane, a Tokiói Egyetem csillagásza.
A vörös színt vöröseltolódásnak nevezik, és akkor jelentkezik, amikor egy fényforrás távolodik tőlünk. Ennek hatására az adott forrásból érkező fény hullámhossza az elektromágneses spektrum vörösebb vége felé növekszik, ezért nevezik vöröseltolódásnak.
Mivel az Univerzum tágul, más galaxisok is vöröseltolódásnak tűnnek; minél nagyobb a távolság a téridőben, annál nagyobb a vöröseltolódás. Ez a hatás lehetővé teszi a csillagászok számára, hogy kiszámítsák, milyen messzire jutott el a fény, hogy elérjen bennünket.
A HD1 fénye azonban zavaros. Ultraibolya hullámhosszon rendkívül fényes, ami arra utal, hogy a galaxisban egy nagyon energikus folyamat zajlott le. A kutatók először azt hitték, hogy ez normális csillagkeletkezési tevékenység, amíg ki nem számolták, hogy hány csillagnak kellene keletkeznie ahhoz, hogy ekkora fényt produkáljon. A szám hihetetlenül magas volt, több mint 100 csillag évente. Ez 10-szer magasabb, mint amit a korai Univerzum galaxisára vártak.
Ez a feszültség azonban feloldódhatna, ha a születő csillagok nem lennének ugyanazok, mint a ma születni látszó csillagok.
„Az Univerzumban keletkezett csillagok legelső populációja nagyobb tömegű, fényesebb és forróbb volt, mint a mai csillagok. Ha feltételezzük, hogy a HD1-ben keletkezett csillagok ezek az első, vagy III-as populációjú csillagok, akkor a tulajdonságai könnyebben megmagyarázhatók. A III. populációs csillagok ugyanis több UV-fényt képesek termelni, mint a normál csillagok, ami magyarázatot adhat a HD1 extrém ultraibolya fényességére”
– mondta Pacucci.
A másik lehetőség, ha a galaxis egy kvazár lenne. Ez a „kvázi-csillagászati rádióforrások" rövidítése, egy aktív galaktikus mag hihetetlenül fényes eredménye, amelyben egy szupermasszív fekete lyuk olyan sebességgel emészt anyagot, hogy a keletkező hő az egész Univerzumban lángoló fényt hoz létre.
A csapat számításai szerint a megfigyelt fény előállításához a szupermasszív fekete lyuknak a Nap tömegének mintegy 100 milliószorosának kellene lennie.
Ez a méret komolyan megkérdőjelezi a szupermasszív fekete lyukak növekedési modelljeit.
„Az ősrobbanás után néhány százmillió évvel kialakuló HD1 fekete lyuknak egy masszív magból kellett példátlan sebességgel kinőnie. Úgy tűnik, a természet ismét fantáziadúsabb, mint mi”
– fogalmazott Avi Loeb asztrofizikus, a Harvard és a Smithsonian Center for Astrophysics munkatársa.
A kutatócsoport reméli, hogy a James Webb Űrteleszkóppal, a korai Univerzumba való bekukkantásra optimalizált géppel végzett jövőbeli megfigyelések feltárják ennek a rejtélyes hajnali fénynek a természetét.
Nyitókép: Shutterstock / fishgrilll
