Astronomer, der ønsker at finde ud af, når universets reionozering fandt sted, har fundet nogle af de tidligste galakser omkring 800 millioner år efter Big Bang. Alderen for en galakse blev bekræftet af en karakteristisk neutral brintsignatur 787 millioner år efter Big Bang. Fundet er den første aldersbekræftelse af en såkaldt frafaldsgalakse på det fjerne tidspunkt og holdepunkter, da reioniseringsepoken sandsynligvis begyndte.
Reioniseringsperioden er omkring det fjerneste tilbage i tiden, som astronomer kan observere. Big Bang for 13,7 milliarder år siden skabte et varmt, grumset univers. Cirka 400.000 år senere blev temperaturerne afkølet, elektroner og protoner sluttede sig til dannelse af neutralt brint, og murken ryddet. Nogen tid før 1 milliard år efter Big Bang begyndte neutralt brint at danne stjerner i de første galakser, som udstrålede energi og ændrede brintet tilbage til at blive ioniseret. Selvom det ikke var den tykke plasmasuppe fra den tidligere periode lige efter Big Bang, startede denne stjernedannelse reioniseringsepoken.
Astronomer ved, at denne æra sluttede omkring 1 milliard år efter Big Bang, men da den begyndte har undgået dem.
Vi ser efter 'frafald' -galakser, «sagde Masami Ouchi, der ledede et amerikansk og japansk team af astronomer, der kiggede tilbage på reioniseringsepoken. ”Vi bruger gradvist rødere filtre, der afslører stigende bølgelængder af lys og ser, hvilke galakser, der forsvinder fra eller” frafald ”af billeder, der er lavet ved hjælp af disse filtre. Ældre, fjernere galakser 'frafald' af gradvis rødere filtre og de specifikke bølgelængder kan fortælle os galaksenes afstand og alder. Hvad der gør denne undersøgelse anderledes er, at vi undersøgte et område, der er over 100 gange større end tidligere, og som et resultat havde en større prøve af tidlige galakser (22) end tidligere undersøgelser. Plus, vi var i stand til at bekræfte en galakas alder, ”fortsatte han. ”Da alle galakser blev fundet ved hjælp af den samme frafaldsteknik, er de sandsynligvis den samme alder.”
Ouchis team var i stand til at gennemføre en så stor undersøgelse, fordi de brugte et skræddersyet, superrødt filter og andre unikke teknologiske fremskridt inden for rød følsomhed på det vidtgående kamera i det 8,3 meter store Subaru-teleskop. De foretog deres observationer fra 2006 til 2009 i Subaru Deep Field og Great Observatories Origins Deep Survey North-feltet. De sammenlignede derefter deres observationer med data indsamlet i andre studier.
Astronomer har spekuleret på, om universet gennemgik reionisering øjeblikkeligt eller gradvist over tid, men endnu vigtigere er, at de har forsøgt at isolere, da universet begyndte reionisering. Målinger af Galaxy-densitet og lysstyrke er nøglen til beregning af stjernedannelseshastigheder, der fortæller meget om, hvad der skete, når. Astronomerne kiggede på stjernedannelseshastigheder og den hastighed, hvormed brint blev ioniseret.
Ved hjælp af data fra deres undersøgelse og andre bestemte de, at stjernedannelsesgraden var dramatisk lavere fra 800 millioner år til ca. en milliard år efter Big Bang, derefter derefter. I overensstemmelse hermed beregnet de, at ioniseringshastigheden ville være meget langsom i denne tidlige tid på grund af denne lave stjernedannelseshastighed.
”Vi var virkelig overrasket over, at ioniseringshastigheden synes så lav, hvilket ville udgøre en modsigelse med påstanden fra NASAs WMAP-satellit. Den konkluderede, at reionisering startede senest 600 millioner år efter Big Bang, ”bemærkede Ouchi. ”Vi tror, at denne gåte kan forklares med mere effektive ioniserende fotonproduktionshastigheder i tidlige galakser. Dannelsen af massive stjerner kan have været meget kraftigere end i dagens galakser. Færre, massive stjerner producerer mere ioniserende fotoner end mange mindre stjerner, ”forklarede han.
Forskningen vil blive offentliggjort i en decemberudgave af Astrophysical Journal.
Kilde: EurekAlert
