Astronomihold billede en af ​​de første massive galakser til at danne, 12,8 milliarder år siden

Astronomer, der bruger Large Millimeter Telescope (LMT), som drives i fællesskab af University of Massachusetts Amherst og Mexicos Instituto Nacional de Astrofísica, Optisk og elektronik, rapporter i dag i Natur astronomi at de har opdaget det næstfjerneste støvede, stjernedannende galakse nogensinde fundet i universet - født i den første milliard år efter Big Bang.

Det er det ældste objekt nogensinde opdaget af LMT, siger astrofysiker Min Yun ved UMass Amherst, og i øjeblikket er der kun én anden, lidt ældre og fjernere genstand som denne kendte.

"The Big Bang skete for 13,7 milliarder år siden, og nu ser vi denne galakse fra 12,8 milliarder år siden, så det blev dannet inden for den første milliard år efter Big Bang, " påpeger han. "At se et objekt inden for den første milliard år er bemærkelsesværdigt, fordi universet var fuldt ioniseret, det er, det var for varmt og for ensartet til at danne noget i de første 400 millioner år. Så vores bedste gæt er, at de første stjerner og galakser og sorte huller alle blev dannet inden for den første halve milliard til en milliard år. Dette nye objekt er meget tæt på at være en af ​​de første galakser, der nogensinde er dannet."

Han tilføjer, "Dette resultat er ikke en overraskelse, fordi det er hvad LMT blev bygget til at gøre, men vi er meget spændte. Disse høje rødforskydninger, meget fjerne objekter er en klasse af mytiske bæster i astrofysikken. Vi vidste altid, at der var nogle derude, der er enormt store og lyse, men de er usynlige i det synlige lysspektrum, fordi de er så skjult af de tykke støvskyer, der omgiver deres unge stjerner. Paradoksalt nok, de mest produktive stjernedannende galakser og dermed de mest lysende er også de sværeste at studere ved hjælp af traditionelle optiske teleskoper som Hubble-rumteleskopet, fordi de også er mest skjult af støv."

"At bestemme den ekstremt høje rødforskydning af dette objekt med millimeterbølger er et højdepunktsresultat fra LMT, som kan se gennem støvet i radio- og millimeterbølgelængder, " bemærker han. "Dens evne til at studere disse meget fjerne objekter er en af ​​dens mest fremragende evner, næsten enestående i verden."

Det nye objekt blev først opdaget af astronomer ved hjælp af Herschel-rumteleskopet, men for sådanne fjerne objekter, det instrument kan kun tage "meget slørede billeder, der næsten ingen information gav, " noterer Yun. Så Herschel-astronomer videregav deres information til LMT-direktør David Hughes, vel vidende, at det nye instrument i Mexico er det bedste i verden til at bekræfte det. Hughes' kandidatstuderende på det tidspunkt, Jorge Zavala, nu postdoc ved University of Texas, er førsteforfatter til det nye papir.

LMT, beliggende på toppen af ​​en 15, 000 fod uddød vulkan i Mexicos centrale delstat Puebla, begyndte at indsamle sit første lys i 2011 som et 32 ​​meter millimeter bølgelængde radioteleskop. Den er siden blevet bygget ud til dens fulde 50 meter (164 fod) diameter, og når den er fuldt operationel denne vinter, vil den være den største, det mest følsomme instrument med enkelt blænde af sin art i verden. Det forventes at være på forkant med nye opdagelser om de ældste, fjerneste objekter i universet.

Yun, en af ​​verdens eksperter i at analysere data fra sådanne objekter, forklarer, "Måden vi kan se, at dette objekt er meget fjernt, er ved at måle dets rødforskydning, som er et mål for universets ekspansionshastighed. Fjernere objekter har en større rødforskydning. For at måle rødforskydning, du bruger en spektral linje af atomer eller molekyler, som hver har en genkendelig, diskret signatur eller fingeraftryk. Historisk har vi målt dette i synligt lys, men fordi du ikke kan se disse meget gamle, fjerne støvede genstande med synligt lys, du er nødt til at gøre noget andet."

I millimeter bølgelængde, en af ​​de mest almindelige og let opdagede spektrallinjer er kulilte (CO), som LMT var designet til at spore, påpeger han. Til uafhængig bekræftelse af den store rødforskydning, de observerede, Zavala, Yun og kolleger fik hjælp fra astronomer ved Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics til at foretage yderligere observationer ved hjælp af Smithsonian Submillimeter Array-teleskopet på Mauna Kea, Hawaii. Denne triangulering gjorde det muligt for forskerne at skabe et mere detaljeret billede af det nye objekt, benævnt G09 83808, og for at bekræfte dens rødforskydning med en kulstofemissionslinje.

Yderligere, Yun siger, et fænomen kaldet gravitationslinser, som forstørrer lys, der passerer nær massive objekter som forudsagt af Einsteins generelle relativitetsteori, kom i spil i denne undersøgelse. En enorm galakse mellem observatører på Jorden og objekt G09 83808 fungerede som et kæmpe forstørrelsesglas og fik det til at se omkring 10 gange lysere og tættere ud, end det er, bemærker han.

Med LMT, der kommer helt online i løbet af de næste par måneder, Yun siger, at dens højere opløsning og højere følsomhed betyder "vi kan virkelig finde, virkelig svage ting. De er i bund og grund på kanten af ​​universet, så den højere opløsning er vigtig, for med dårlig opløsning ser alt blandet ud, og du kan ikke udvælge så meget små og svage, men ekstremt interessante objekter som denne galakse."

"Nu, det kan være, at der er en hel flok af dem derude, og vi har ikke været i stand til at se dem, men med LMT har vi magten til at se dem. Måske begynder de at springe ud, " tilføjer han. "Vi er i opdagelsesfeltet. Hver gang jeg reducerer et af disse datasæt, er jeg fuld af forventning. Jeg håber altid, at disse ting dukker op. Du skal være en håbløs optimist for at udføre denne form for arbejde, og denne gang gav det absolut pote."