Forskere har fundet en måde at se forbi Jordens atmosfære - og gammelt kosmisk støv - til at skimte galakser, der blev dannet i de første 5 milliarder år af universet.
En ny undersøgelse, der blev frigivet i dag i tidsskriftet Nature, afslører de nyeste nogensinde fra stjernedannende regioner både nær og fjern - inklusive nogle fra kanterne af universet, som kører hurtigst væk fra os på grund af universets ekspansion.
Resultaterne rydder også kilderne til den langt infrarøde baggrund, længe indhyllet i mystik.
Opdagelserne kommer fra det ballonbårne store apertur-submillimetre-teleskop (BLAST), som flod 120.000 fod (36.576 meter) over Antarktis i 2006.
BLAST-teamet valgte at kortlægge en bestemt himmelregion kaldet Great Observatories Origins Deep Survey – South (GOODS-South), som blev undersøgt på andre bølgelængder af NASAs tre “store observatorier” - Hubble, Spitzer og Chandra rumteleskoper . I en episk 11-dages ballonflyvning fandt BLAST mere end 10 gange det samlede antal submillimeter-starburst-galakser detekteret i et årti med jordbaserede observationer.
”Vi målte alt fra tusinder af små skyer i vores egen galakse, der gennemgik stjerne dannelse til galakser i universet, da det kun var en fjerdedel af sin nuværende alder,” sagde hovedforfatter Mark Devlin fra University of Pennsylvania.
I 1980'erne og 1990'erne viste det sig, at visse galakser kaldet Ultraluminous InfraRed Galaxies fødte hundreder af gange flere stjerner end vores egne lokale galakser. Disse "starburst" -galakser, 7-10 milliarder lysår væk, blev antaget at udgøre den Far Infrared bakgrunn, der blev opdaget af COBE-satellitten. Siden den første måling af denne baggrundsstråling har eksperimenter med højere opløsning forsøgt at detektere de enkelte galakser, der udgør den.
BLAST-undersøgelsen kombinerer målinger af teleskopundersøgelser i bølgelængder under 1 millimeter med data ved meget kortere infrarøde bølgelængder fra Spitzer-rumteleskopet. Resultaterne bekræfter, at al den fjerninfrarøde baggrund stammer fra individuelle fjerne galakser, hvilket i det væsentlige løser et årti-gammelt spørgsmål om strålingens oprindelse.
Stjerdannelse finder sted i skyer sammensat af brintgas og en lille mængde støv. Støvet absorberer stjernelyset fra unge, varme stjerner og opvarmer skyerne til ca. 30 grader over absolut nul (eller 30 Kelvin). Lyset udsendes ved meget længere infrarøde og submillimeterbølgelængder.
Så meget som 50 procent af universets lysenergi er infrarødt lys fra unge, dannende galakser. Der er faktisk lige så meget energi i den langt infrarøde baggrund, som der er i det totale optiske lys, der udsendes af stjerner og galakser i universet. Kendte optiske billeder af nattehimlen mangler halvdelen af billedet, der beskriver den kosmiske historie med stjernedannelse, siger forfatterne.
”BLAST har givet os et nyt syn på universet,” sagde Barth Netterfield fra University of Toronto, den canadiske hovedundersøger for BLAST, ”hvilket gør det muligt for BLAST-teamet at finde opdagelser i emner, der spænder fra dannelse af stjerner til udviklingen af fjerntliggende Galakser.”
I en ledsagende Nyheder og synspunkter stykke, forfatter Ian Smail, en beregningskosmolog fra Durham University i Storbritannien, skrev, at "implikationen af disse observationer er, at den aktive vækstfase for de fleste galakser, der ses i dag, ligger godt bag dem - de falder til deres ækvivalent med midten alder."
Han påpegede også, at undersøgelser af disse ekstreme stjernedannende begivenheder i det tidlige univers vil blive hjulpet af tre store fremskridt, der skyldes det næste år eller deromkring: submillimeterkameraet på ESA / NASA Herschel Space Observatory; udvikling af storformatsdetektorer, der arbejder med submillimeterbølgelængder, inklusive en monteret på James Clerk Maxwell-teleskopet; og den første fase af Atacama Large Millimeter Array (ALMA).
”Sådanne observationer vil give astronomer mulighed for at studere fordelingen af gas og stjernedannelse inden for disse tidlige galakser,” skrev Smail, ”hvilket igen vil hjælpe med at identificere den fysiske proces, der udløser disse ultraluminøse udbrud af stjernedannelse og deres rolle i dannelsen af de galakser, vi ser i Space Magazine. ”
BILLEDEBILLEDELSE: BLAST-teleskopet lige inden lanceringen i Antarktis. BLAST er i forgrunden, næsten den 28 millioner kubikmeter ballon, i baggrunden er vulkanen Mount Erebus. Kredit: Mark Halpern
Kilde: Nature and a University of Pennsylvania pressemeddelelse (endnu ikke online). Billeder, fotografier, himmelkort og den komplette undersøgelse er tilgængelige på BLAST-webstedet.
