Zanesljivi Hubble presegel še en kozmični rekord

Le še 3 % najzgodnejšega vesolja nas ločijo do vpogleda v začetek vseh začetkov – velikega poka. 

Fri, 11.03.2016, 11:00

Mednarodna skupina astronomov je pred dnevi, kot smo na zadnji strani Dela že na kratko poročali, identificirala galaksijo, ki se je rodila le 400 milijonov let po velikem poku. Hubblov vesoljski teleskop, ki že od leta 1990 zanesljivo potuje okrog Zemlje, je z odkritjem 13,4 milijarde svetlobnih let oddaljene galaksije skorajda presegel meje lastnih zrcalnih zmogljivosti.

Galaksijo s kataloško oznako GN-z11 je Hubblov teleskop zaznal že pred dvema letoma – in prav po zaslugi njegovih takratnih posnetkov so znanstveniki naposled z veliko gotovostjo določili njeno oddaljenost od našega planeta.

Čeprav je svetloba te galaksije v ozvezdju Velikega medveda izjemno šibka, je – upoštevaje njeno oddaljenost od Zemlje – vendarle nenavadno svetla. In prav tokratni izračuni oddaljenosti so po navedbah evropske vesoljske agencije (Esa) dodaten prepričljiv dokaz, da so tudi druge nenavadno svetle galaksije, odkrite na Hubblovih prejšnjih posnetkih, izjemno daleč. Astronomi so zato prepričani, da je znanost čedalje bliže odkritju prvotnih, torej res prvih galaksij, nastalih v vesolju.

Znanstveniki so oddaljenost galaksije GN-z11 doslej določali z analiziranjem barvnih posnetkov, ki sta jih priskrbela Hubble in leta 2003 lansirani Spitzerjev teleskop ameriške vesoljske agencije (Nasa). Nazadnje pa so s Hubblovo širokokotno infrardečo kamero WFC3 še natančneje določili oddaljenost GN-z11, in sicer tako, da so njeno svetlobo razdelili na sestavne barve oziroma njene valovne dolžine.

»Precizna spektralna analiza je razkrila, da je galaksija GN-z11 v resnici še bolj oddaljena, kakor smo domnevali doslej,« je za Eso poročal soavtor najnovejše študije Gabriel Brammer z Znanstvenega inštituta za vesoljsko teleskopijo. »Njena oddaljenost je tolikšna, da sega do tako rekoč skrajnih zmogljivosti Hubblovega teleskopa.«

Zanesljivi Hubble je torej znanstvenikom priskrbel podatke, kakršne naj bi zmogel posredovati šele njegov skorajšnji naslednik – vesoljski teleskop Jamesa Webba. To se bo s sodelovanjem Nase in Ese razmeroma kmalu res zgodilo, toda že Hubblov zrcalni teleskop je astronomom omogočil narediti »nepričakovan, a pomemben korak nazaj v kozmično preteklost. Po zaslugi zanesljivega Hubbla smo lahko zelo natančno izmerili oddaljenost galaksije, katere svetloba prihaja k nam iz časa, ko je imelo vesolje samo tri odstotke sedanje starosti,« poudarja vodilni avtor študije Pascal Oesch z univerze Yale.

Povedano drugače, le še trije skriti odstotki najzgodnejšega vesolja ločijo znanstvenike do vpogleda v začetek vseh začetkov – velikega poka in rojstva vseh rojstev.

Rdeči premik

Za določitev tolikšnih oddaljenosti, kakršna je komaj predstavljiva oddaljenost galaksije GN-z11, astronomi določajo tako imenovani rdeči premik opazovanih teles. Ta pojav je posledica nenehnega širjenja vesolja: vsako oddaljeno telo v kozmosu se od nas po vsem sodeč odmika, zato se svetloba oddaljene galaksije med potovanjem do nas razpoteguje v daljše, bolj rdeče valovne dolžine.

Pred natančno določitvijo oddaljenosti galaksije GN-z11 je za najbolj oddaljeno galaksijo veljala tista s kataloško oznako EGSY8p7; njen rdeči premik je znašal 8,68. Najnovejši izračuni pa so pokazali, da rdeči premik galaksije GN-z11 znaša 11,1 – kar ustreza starosti približno 400 milijonov let po velikem poku. Z nekoliko poetike bi bilo mogoče reči – zgodnjemu otroštvu vesolja.

»Prejšnjo rekorderko smo opazili sredi obdobja, ko je svetloba zvezd prvobitnih galaksij začela segrevati in razpihovati meglice mrzlega vodikovega plina,« pojasnjuje eden od avtorjev najnovejše študije Rychard Bouwens z najstarejše nizozemske univerze v Leidnu. »Temu prehodnemu obdobju rečemo tudi doba reionizacije. Galaksijo GN-z11 pa v resnici opazujemo 150 milijonov let prej, kakor smo domnevali doslej. Z drugimi besedami, proučujemo jo že zelo blizu samega začetka reionizacije, torej na začetku tega prehodnega obdobja v evoluciji vesolja.«

Majhna, a energična

Astronomi so s kombiniranjem posnetkov Hubblovega in Spitzerjevega vesoljskega teleskopa ugotovili, da je opazovana galaksija GN-z11 dejansko v dobi otroštva in da je 25-krat manjša od naše Rimske ceste, ima pa le približno odstotek njene mase. Toda število zvezd, ki se rojevajo v 'otroški' GN-z11, zelo hitro narašča: ta galaksija zvezde rojeva približno 20-krat hitreje kakor današnja Rimska cesta. Prav zaradi tolikšne energičnosti je oddaljena GN-z11 dovolj svetla, da jo je Hubblov vesoljski teleskop lahko zaznal in začel podrobneje proučevati.

Odkritje oddaljene mlade galaksije pa med znanstveniki poraja tudi vrsto novih vprašanj in razmislekov, saj teorija (še) ne podpira obstoja tako svetlih in velikih galaksij. »Prav osupljivo je, da je tako masivna galaksija obstajala že 200 do 300 milijonov let po začetku rojevanja prvih zvezd,« je za Eso poudaril dr. Garth Illingworth z Univerze Kalifornije. »Kajti to pomeni, da galaksija raste zelo hitro in hitro rojeva zvezde, saj drugače ne bi tako kmalu nakopičila mase, ki že presega maso milijarde Sonc.«

Tudi drugi avtorji študije ne skrivajo presenečenja nad dognanjem, da so tako svetle galaksije obstajale že tako zgodaj v zgodovini kozmosa. »Odkritje galaksije GN-z11 je ponoven dokaz, da je naše poznavanje zgodnjega vesolja še zelo omejeno,« je konstruktivno samokritičen dr. Ivo Labbe z univerze v Leidnu. »Navsezadnje niti sam način rojstva novoodkrite galaksije še ni docela pojasnjen. Povsem mogoče je, da opazujemo prve generacije zvezd, nastajajočih okrog črnih lukenj.«

Stari in novi teleskop

Vse te ugotovitve pa z veliko verjetnostjo napovedujejo nova osupljiva odkritja, ki jih bo znanstvenikom priskrbel nastajajoči teleskop Jamesa Webba; njegova izstrelitev je načrtovana za leto 2018. Precej večji in zmogljivejši od predhodnika bo zagotovo odkril še več mladih, bolj zgodnjih galaksij, rojenih še prej po rojstvu vesolja.

Kot je razvidno iz grafike, bo premer njegovega glavnega zrcala 6,5 metra – skoraj trikrat več od Hubblovega 2,4-metrskega; celotna zrcalna površina pa bo kar sedemkrat večja. Tudi opremljen bo z veliko zmogljivejšo in višeresolucijsko kamero, ki bo lahko zajela dobrih 15-krat večje območje valovnih dolžin kakor Hubblova.

Glavno zrcalo bo sestavljalo 18 heksagonalnih delov iz berilija. Brezhibno spolirane bodo prevlekli s tanko plastjo zlata, ki omogoča čim boljši odboj infrardeče svetlobe, zlata prevleka pa bo zaščitena še s fino plastjo amorfnega silicijevega dioksida – torej kvarčnega stekla. Vsa ta zaščita je nujna, da bo novi teleskop uspešno kljuboval ekstremnim temperaturam – po navedbah Nase vse do minus 247 stopinj Celzija – in nasploh neusmiljenim razmeram v vesolju.

Če se torej razmere na Zemlji ne bodo že prej zaostrile do skrajnosti, se človeštvu kmalu obeta še natančnejši vpogled v sam začetek vseh začetkov.