Ο εντοπισμός 39 γαλαξιών του πρωίμου σύμπαντος αλλάζει τα μοντέλα δημιουργίας του

Μπορεί να νομίζετε ότι ένας γαλαξίας είναι δύσκολο να μην γίνει αντιληπτός, αλλά οι αστρονόμοι μόλις ανακάλυψαν γαλαξίες που δεν είχαν εντοπίσει πότε στο παρελθόν, σε απόσταση δισεκατομμυρίων ετών φωτός. Ανακαλύφθηκαν τριάντα εννέα τεράστιοι γαλαξίες αόρατοι μέχρι τώρα, που ίσως αλλάξουν την κατανόηση μας για το πρώιμο σύμπαν.
Ο αστρονόμος Tao Wang του πανεπιστημίου του Τόκιο δήλωσε: “Είναι η πρώτη φορά που ένας τόσο μεγάλος αριθμός μεγάλων γαλαξιών που δημιουργήθηκαν στα πρώτα δυο από τα 13.8 δισεκατομμύρια χρόνια της ύπαρξης του σύμπαντος επιβεβαιώθηκε. Προηγουμένως ήταν εντελώς αόρατοι στην Γη. Η ανακάλυψη αυτη αντικρούει κάποιες από τις αντιλήψεις στα σημερινά μοντέλα για αυτή την περίοδο της κοσμικής εξέλιξης, και μας βοηθά να προσθέσουμε κάποιες λεπτομέρειες που μέχρι τώρα έλειπαν”
Το σύμπαν έχει ηλικία 13.8 δισεκατομμυρίων ετών, που σημαίνει, θεωρητικά τουλάχιστο, ότι μπορούμε να κοιτάξουμε στο παρελθόν για να δούμε τι συνθήκες επικρατούσαν όταν το σύμπαν άρχιζε να σχηματίζεται. Το φως λοιπόν που προέρχεται από απόσταση 10 δισεκατομμυρίων ετών φωτός, για παράδειγμα, χρειάζεται 10 δισεκατομμύρια έτη φωτός να ταξιδέψει από την πηγή του ως εμάς, που θα την δούμε (την πηγή του) όπως ήταν πριν 10 δισεκατομμύρια χρόνια.
Στην πράξη όμως τα πράγματα είναι ακόμη πιο πολύπλοκα. Όσο πιο μακρυά πρέπει να ταξιδέψει το φως τόσο πιο αδύναμο φτάνει σε εμάς. Φανταστείτε ότι βλέπετε ένα φακό στα δέκα μέτρα και έπειτα στα 100. Όσο πιο πολύ απομακρύνεστε τόσο λιγότερο φωτεινός γίνεται. Στα 1000 μέτρα δεν θα μπορείτε καν να τον δείτε παρά μόνο με την βοήθεια ειδικού εξοπλισμού.
Επίσης το σύμπαν διαστέλλεται, το οποίο κάνει τα κύματα φωτός να τεντώνονται καθώς ταξιδεύουν μέσα στο διάστημα, μεταφέροντας τα προς το ερυθρό κομμάτι του οπτικού φάσματος. Αυτό ονομάζεται “ερυθρή μετατόπιση” και όσο πιο μακρυά είναι κάτι, τόσο περισσότερο ο χώρος μεταξύ από εμάς και αυτό το αντικείμενο διαστέλλεται, αυξάνοντας την “ερυθρή μετατόπιση”. Όσο μεγαλύτερή η ερυθρή μετατόπιση του μήκους κύματος του φωτός που εκπέμπει το αντικείμενο, τόσο παλιότερο είναι αυτό το αντικείμενο.

Όταν το τροχιακό τηλεσκόπιο Hubble κοίταξε μακρύτερα από πριν μέσα, στον χωροχρόνο, καταγράφοντας την σειρά εικόνων Deep Field, συνέλαβε ένα μεγάλο φάσμα από μήκη κύματος φωτός από το υπεριώδες μέχρι το υπέρυθρο, αποτυπώνοντας κάποιους από τους πιο μακρινούς γαλαξίες που έχουμε δει πότε. Αυτές όμως οι ανακαλύψεις νέων γαλαξιών είχαν μια επιπλέον επιπλοκή. Ανακαλυφθήκαν στο μέσο υπέρυθρο και υποχιλιοστομετρικό μήκος κύματος. Οι γαλαξίες αυτοί ήταν πολύ σκοτεινοί από το υπεριώδες μέχρι το εγγύς υπέρυθρο, επειδή περιέχουν τεράστια ποσότητα αστρικής σκόνης που απορροφά το φως που εκπέμπεται στα πιο χαμηλά μήκη κύματος.
Από τα μήκη κύματος που απομένουν είναι πολύ δύσκολο να αναλυθούν και να κατηγοριοποιηθούν αυτοί οι γαλαξίες. Η φασματοσκοπία για παράδειγμα, η τεχνική που χρησιμοποιείται για να καθορίσει της ιδιότητες των άστρων με βάση το μήκος κύματος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που εκπέμπουν, γίνεται εξαιρετικά δύσκολο να χρησιμοποιηθεί σε τόσο περιορισμένο εύρος από μήκη κύματος.
Παρόλα αυτά οι ερευνητές κατάφεραν να πιστοποιήσουν ότι αυτοί οι γαλαξίες είναι σημαντικοί, με πυκνότητα χώρου δυο βαθμίδες πάνω από τους πιο ενεργούς γαλαξίες αστρικών εκρήξεων. Η πυκνότητα χώρου είναι η ποσότητα αστρικού υλικού, πλανήτες, άστρα, σκόνη κλπ που περιέχει ένας γαλαξίας στον χώρο τον οποίο καταλαμβάνει. Μερικοί γαλαξίες έχουν περισσότερο υλικό από άλλους.
Αυτοί λοιπόν οι τεράστιοι αρχαίοι γαλαξίες παράγουν άστρα με ρυθμό 100 φορές μεγαλύτερο από ότι ο δικός μας γαλαξίας σήμερα. Μάλιστα όσο πιο μεγάλος ο γαλαξίας, τόσο πιο μεγάλη η μελανή οπή που βρίσκεται στο κέντρο του. Μια περσινή μελέτη έδειξε ότι οι μελανές οπές (μαύρες τρύπες) ήταν πολύ πιο κοινές στο πρώιμο σύμπαν από όσο υπολογίζαμε, αλλάζοντας την αντίληψη μας για το πόσο γρήγορα μπορούν να δημιουργηθούν.
Οι γαλαξίες αυτοί που μόλις εντοπίσαμε αποτελούν ένα ακόμη κομμάτι του παζλ. “Η ύπαρξη ενός τόσο μεγάλου αριθμού ευμεγέθων γαλαξιών που έχουν τόσο μεγάλη πυκνότητα χώρου, είναι απροσδόκητη για τα σημερινά μοντέλα και εξομοιώσεις. Η ανακάλυψη μας λέει ότι το σύμπαν μπορούσε να δημιουργήσει μεγάλα πολύ πιο αποδοτικά συστήματα άστρων και ύλης, πολύ πιο νωρίς από όσο νομίζαμε.”

Η ανακάλυψη αυτών των γαλαξιών βοήθησε να λυθεί ένα άλλο πρόβλημα που είχε δημιουργηθεί προηγουμένως και οι αστρολόγοι δεν μπορούσαν να εξηγήσουν επαρκώς: Ο μεγάλος αριθμός τεραστίων γαλαξιών σε χαμηλές ερυθρές μετατοπίσεις, δηλαδή οι νεοσχηματισθεντες γαλαξίες. Προηγούμενες μελέτες του πρώιμου σύμπαντος δεν είχαν βρει αρκετούς παλιότερους γαλαξίες έτσι ώστε να εξηγήσουν τον μεγάλο αριθμό γαλαξιών που δημιουργήθηκε αργότερα.
Βασισμένοι σε αυτά τα ευρήματα η ομάδα υπολόγισε ότι υπάρχουν πολύ περισσότεροι γαλαξίες του πρώιμου σύμπαντος που δεν έχουμε εντοπίσει. Θεωρούν ότι ο αριθμός αυτών των γαλαξιών ίσως φτάνει περί τους 570 ανά τετραγωνική μοίρα του ουρανού. Για να γίνει αντιληπτό το μέγεθος η πανσέληνος έχει διάμετρο μισής μοίρας, έτσι όπως την βλέπουμε από την Γη.
Ο μεγάλη χωρική πυκνότητα αυτής της νέας κατηγορίας γιγάντιων γαλαξιών βοηθά να δοθούν απαντήσεις σε πολλά ερωτήματα που μέχρι τώρα παρέμεναν αναπάντητα. Η ομάδα των ερευνητών σκοπεύει να κάνει περισσότερες παρατηρήσεις χρησιμοποιώντας το σύμπλεγμα μεγάλων χιλιοστομετρικων και υποχιλιοστομετρικών τηλεσκοπίων Atacama, έτσι ώστε να αντλήσουν πιο λεπτομερείς πληροφορίες για την ερυθρή μετατόπιση των 39 Γαλαξιών, όπως και τον ρυθμό παραγωγής νέων άστρων και την περιεκτικότητα τους σε αστρική σκόνη.
Η φασματοσκοπική ανάλυση των γαλαξιών όμως θα πρέπει να περιμένει μέχρι που, ο αντικαταστάτης του Hubble ,το τηλεσκόπιο James Webb, μπει σε τροχιά το 2021.
“Ανυπομονώ να δω τι θα μας δείξουν τα νέα τροχιακά τηλεσκόπια για την σύσταση αυτών των προϊστορικών τεράτων.” Δήλωσε τελικά ο καθηγητής Wong.