Οι αστρονόμοι βρήκαν ένα γιγάντιο σμήνος γαλαξιών από το πρώιμο σύμπαν
Ας ξεκινήσουμε με την ιστορία του σύμπαντος (πολύ σύντομη). Μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, το Σύμπαν ήταν ουσιαστικά μια ζεστή σούπα από σωματίδια. Τα πράγματα άρχισαν να κρυώνουν και τελικά άρχισαν να σχηματίζουν άτομα υδρογόνου. Κάποια στιγμή, το σύμπαν έγινε ουδέτερο και διαφανές, αλλά επειδή τα σύννεφα του υδρογόνου κατέρρευσαν πολύ αργά, δεν υπήρχαν πηγές φωτός - ήταν μια περίοδος πλήρους και απόλυτου παγκόσμιου σκότους που εύστοχα ονομάστηκε Σκοτεινή Εποχή.
Η διάσημη σκοτεινή ύλη άρχισε σιγά σιγά να σχηματίζει δομές που αργότερα έγιναν η πρώτη πηγή φωτός στο σύμπαν. Η εμφάνιση αυτών των πηγών συνέβη στην Εποχή του Επανιονισμού (EoR), περίπου 500 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Τώρα, οι αστρονόμοι ανακάλυψαν ότι σχηματίστηκε όχι πολύ μετά από αυτήν την περίοδο.
Αστρονόμοι από την Κίνα, τις ΗΠΑ και τη Χιλή βρήκαν τώρα ένα τεράστιο πρωτοσμήνος γαλαξιών (ένα πυκνό σύστημα δεκάδων γαλαξιών από το πρώιμο σύμπαν που αναπτύσσεται μαζί) από τις πρώτες μέρες του σύμπαντος. Ονομάζεται σμήνος LAGER-z7OD1 και χρονολογείται από μια εποχή που το σύμπαν ήταν ακόμη μωρό — μόλις 770 εκατομμυρίων ετών, νωρίς στην ιστορία του. Αυτά τα αντικείμενα είναι σημαντικά εργαλεία που επιτρέπουν στους αστρονόμους να εξετάσουν το EoR.
Η ομάδα που εργάστηκε για την ανίχνευση αυτών των αντικειμένων ονομάζεται Γαλαξίες Άλφα Λάυμαν στην Εποχή του Επανιονισμού (LAGER). Οι γαλαξίες Lyman Alpha είναι πολύ μακρινά αντικείμενα που εκπέμπουν ακτινοβολία από ουδέτερο υδρογόνο και είναι τα συστατικά για να βρεθούν σμήνη που είναι τόσο παλιά.
Η LAGER χρησιμοποίησε κυρίως την Κάμερα Σκοτεινής Ενέργειας (DECam) από το τηλεσκόπιο 4-m Blanco Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO) στις Άνδεις της Χιλής. Ανακάλυψαν ότι πρόκειται για ένα σύστημα με μετατόπιση προς το κόκκινο 6,9 — αυτός είναι ο λόγος που αυτό είναι ενδιαφέρον.
Το Redshift είναι ένα μέτρο του τρόπου με τον οποίο κινείται κάτι στο διάστημα:εάν απομακρύνεται από εμάς, βλέπουμε μεγαλύτερο μήκος κύματος, που σημαίνει θετική μετατόπιση προς το κόκκινο και μήκος κύματος λοξό προς το κόκκινο — εάν κινείται προς το μέρος μας, σημαίνει μικρότερα μήκη κύματος, αρνητικό μετατόπιση στο κόκκινο και ένα μήκος κύματος λοξό προς το μπλε. Όσο μεγαλύτερη είναι η μετατόπιση του κόκκινου, τόσο πιο μακριά είναι από εμάς.
Το σμήνος έχει 21 γαλαξίες και αν θέλετε να υπολογίσετε την απόσταση, ο όγκος είναι πιθανώς 51.480 Mpc³ (1 Mpc είναι σχεδόν 3 εκατομμύρια έτη φωτός) και είναι περίπου 3.700.000 δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη μάζα από τον Ήλιο. Επιπλέον, έχει ένα επίμηκες σχήμα που σημαίνει ότι τα υποσυστήματα συγχωνεύονται για να σχηματίσουν τη μεγαλύτερη δομή.
Είναι βασικά ένα γκαζίλιον μίλια από εμάς, αλλά ένα γκαζίλιον δεν είναι αρκετά καλό για τους αστρονόμους – θέλουν πάντα να γνωρίζουν πόσο μακριά είναι τα πράγματα. Σε αυτήν την περίπτωση, ωστόσο, θα πρέπει να γίνει μια προσέγγιση.
Το πρόβλημα είναι ότι δεν έχουμε την ακριβή απόσταση των πραγμάτων επειδή δεν γνωρίζουμε ακριβώς την ταχύτητα διαστολής του σύμπαντος. Το πιο μακρινό αντικείμενο που εντόπισε η Συνεργασία του Διαστημικού Τηλεσκοπίου Hubble είναι ένας γαλαξίας που ονομάζεται GN-z11, με μετατόπιση ερυθρού 11.09. Μια πρόσφατη ανακάλυψη του πιο απομακρυσμένου κβάζαρ με τη βοήθεια ενός άλλου παρατηρητηρίου που εδρεύει στη Χιλή, του Μεγάλου Χιλιοστάσιου/Υποχιλιοστού Συστοιχίας Atacama (ALMA), βρήκε επίσης μια μετατόπιση προς το κόκκινο 7.642.
Η Plack Collaboration εκτίμησε ότι το EoR πιθανότατα ξεκίνησε στο z=7,67. Αυτή η εκτίμηση χρησιμοποιεί την πόλωση των φωτονίων του Comic Microwave Background, ακριβώς όπως το πολωμένο φως με τα γυαλιά ηλίου, αλλά με ένα επίπεδο ευαισθησίας τόσο υψηλό που τα όργανα για την ανίχνευση πρέπει να βρίσκονται σε θερμοκρασίες κοντά στο απόλυτο μηδέν. Ένα άλλο σημαντικό συμπέρασμα προέκυψε από την αναζήτηση κβάζαρ που σχηματίστηκαν σε αυτήν την περίοδο, συνήθως οι πολλές εργασίες σχετικά με αυτό καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι το τέλος του EoR ήταν γύρω στο z=6.
Οι γαλαξίες Lyman Alpha και τα κβάζαρ είναι σημαντικά ευρήματα για την κατανόηση του EoR. Το καλύτερο δείγμα κβάζαρ που έχουμε τώρα έχει μόνο 50 κβάζαρ, όχι πολλά για να αντιπροσωπεύουν το EoR για ολόκληρο το σύμπαν. Το LAGER-z7OD1 είναι ένα παράδειγμα συστάδας που πιθανόν σχηματίστηκε στη μέση της διαδικασίας, μέχρι να επιτευχθεί απόλυτη βεβαιότητα, χρειάζονται περισσότερες παρατηρήσεις όπως αυτή.
Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο Nature Astronomy.
