Astronomer finder de svageste tidlige galakser endnu, undersøge, hvordan det tidlige univers lyste op

Astronomer ved University of Texas i Austin har udviklet en ny teknik til at opdage de svageste galakser, der endnu er set i det tidlige univers - 10 gange svagere end nogen tidligere set. Disse galakser vil hjælpe astronomer med at sondere lidt forstået, men vigtig periode i den kosmiske historie. Deres nye teknik hjælper med at undersøge tiden en milliard år efter Big Bang, når de tidlige, mørke univers blev oversvømmet med lys fra de første galakser.

Rachael Livermore og Steven Finkelstein fra UT Austin Astronomy Department, sammen med Jennifer Lotz fra Space Telescope Science Institute, ledte efter disse svage galakser i billeder fra Hubble Space Telescope's Frontier Fields-undersøgelse.

"Disse galakser er faktisk ekstremt almindelige, " sagde Livermore. "Det er meget tilfredsstillende at kunne finde dem."

Disse svage, tidlige galakser gav anledning til reioniseringsepoken, da den energiske stråling, de afgav, bombarderede gassen mellem alle galakser i universet. Dette fik atomerne i denne diffuse gas til at miste deres elektroner (dvs. blive ioniseret).

Finkelstein forklarede, hvorfor det er så vigtigt at finde disse svage galakser. "Vi vidste på forhånd, at for at vores idé om galaksedrevet reionisering skulle virke, der skulle være galakser hundrede gange svagere end vi kunne se med Hubble, " han sagde, "og de skulle være virkelig, virkelig almindelig." Det var derfor, Hubble Frontier Fields-programmet blev oprettet, han sagde.

Lotz leder Hubble Frontier Fields-projektet, et af teleskopets hidtil største. I det, Hubble fotograferede flere store galaksehobe. Disse blev udvalgt for at drage fordel af deres enorme masse, som forårsager en nyttig optisk effekt, forudsagt af Albert Einstein. En galaksehobs enorme tyngdekraft bøjer rummet, som forstørrer lys fra fjernere galakser bagved, når lyset bevæger sig mod teleskopet. Således fungerer galaksehoben som et forstørrelsesglas, eller en "gravitationslinse, "at tillade astronomer at se de mere fjerne galakser - dem de normalt ikke ville være i stand til at opdage, selv med Hubble.

Selv da, selvom, de linsede galakser var stadig lige på spidsen af, hvad Hubble kunne opdage.

"Hovedmotivationen for Frontier Fields-projektet var at søge efter disse ekstremt svage galakser i denne kritiske periode i universets historie, " sagde Lotz. "Men den primære vanskelighed ved at bruge Frontier Field-klyngerne som et ekstra forstørrelsesglas er, hvordan man korrigerer for forureningen fra lyset fra hobegalakserne."

Livermore uddyber:"Problemet er, du prøver at finde disse virkelig svage ting, men du kigger bag om disse virkelig lyse ting. De lyseste galakser i universet er i klynger, og disse klyngegalakser blokerer de baggrundsgalakser, vi prøver at observere. Så det, jeg gjorde, var at finde på en metode til at fjerne klyngegalakserne" fra billederne.

Hendes metode bruger modellering til at identificere og adskille lys fra forgrundsgalakserne (klyngegalakserne) fra lyset, der kommer fra baggrundsgalakserne (de fjernere, linsede galakser).

Ifølge Lotz, "Dette arbejde er unikt i sin tilgang til at fjerne dette lys. Dette har gjort det muligt for os at opdage flere og svagere galakser end set i tidligere undersøgelser, og at nå det primære mål for Frontier Fields-undersøgelsen."

Livermore og Finkelstein har brugt den nye metode på to af galaksehobene i Frontier Fields-projektet:Abell 2744 og MACS 0416. Det gjorde dem i stand til at identificere svage galakser, der blev set, da universet var omkring en milliard år gammelt, mindre end 10 procent af sin nuværende alder - galakser 100 gange svagere end dem, der findes i Hubble Ultra Deep Field, for eksempel, som er det dybeste billede af nattehimlen, der endnu er opnået.

Deres observationer viste, at disse svage galakser er ekstremt talrige, i overensstemmelse med ideen om, at et stort antal ekstremt svage galakser var hovedkraftkilden bag reionisering.

Der er fire Frontier Fields-klynger tilbage, og holdet planlægger at studere dem alle med Livermores metode. I fremtiden, hun sagde, de vil gerne bruge James Webb-rumteleskopet til at studere endnu svagere galakser.

Værket er offentliggjort i et nyligt nummer af Astrofysisk tidsskrift .