Galaxy z8_GND_5296 (synlig i infälld) är den tidigaste galaxen för vilken astronomer noggrant har mätt dess avstånd. Den bildades cirka 700 miljoner år efter , och bildar stjärnor i en otroligt snabb takt. Tillhandahålls av: V. Tilvi(Texas A&M) S. Finkelstein(UT Austin), CANDELS och HST/NASA-teamet.
"Den mest avlägsna galaxen är redan synlig!" Har vi inte hört talas om henne förut? (Se till exempel). Även om det är sant att astronomer rör sig längre och längre tillbaka i tiden med bättre instrument, finns det grundläggande problem med att både observera och mäta avstånd till de tidigaste galaxerna i kosmos.
Det är därför denna nya observation av en galax som bildades cirka 700 miljoner år efter Big Bang är viktig. Även om många galaxer som bildades under denna era har identifierats, har astronomer bara mätt de exakta avstånden för fem av dem. Denna galax är den sjätte och den mest avlägsna i gruppen. Kanske ännu viktigare än att mäta avstånd, forskarna fastställde att denna galax producerar nya stjärnor i en takt 100 gånger snabbare än den gör idag. Detta tyder på att tidiga galaxer kan ha varit mer aggressiva än man tidigare trott.
Ny artikel publicerad i tidningen Natur (betalväggsvarning), beskriver en mätning av en galax som upptäckts av Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey (CANDELS), som använder en infraröd spektrograf på Keck-teleskopet på Hawaii. På grund av detta stora avstånd är denna galax inte synlig i de optiska områdena, men den är den ljusaste källan i det infraröda, både för Hubble och för . Rödförskjutning, om du kommer ihåg, är ett mått på hur snabbt en galax ser ut att röra sig bort från oss när universum expanderar; ju högre rödförskjutning, desto längre bort är galaxen - och därför desto längre tillbaka i tiden sänder den ut ljuset vi ser. När universum växer sträcker det ut ljusets våglängd proportionellt. I det här fallet är optiskt (synligt) ljus, eller till och med ultraviolett strålning, som är vanligt i stjärnor, rödförskjutet till den infraröda delen av spektrumet.
I det här fallet mätte astronomer rödförskjutningen för galaxen z8_GND_5296 (det är ett oförglömligt namn för dig) till 7,51, vilket innebär att den är cirka 13 miljarder ljusår bort. De bestämde detta antal genom att mäta utsläppen av Lyman alfa (Ly α) från vätgas, som är den vanligaste och svåraste att mäta över så stora avstånd. Ly α-ljuset från vätgasen på vår plats är cirka 11 nanometer, exakt i den ultravioletta delen av spektrumet, men motsvarande emission från z8_GND_5296 är cirka 1034 nanometer, vilket är i den infraröda delen av spektrumet. (För att få rödförskjutning, dividera det större talet med det mindre talet och subtrahera 1. Tyvärr är sambandet mellan rödförskjutning och avstånd inte så enkelt).
Men inte varje galax på jämförbara avstånd har mätbara Ly α-utsläpp: något verkar blockera det mesta av ljuset från att nå oss. Huvudidén är neutralt intergalaktiskt gasspridande ljus, men det finns också flera observerade galaxer som stöder den hypotesen. Som ett resultat, även om det finns dussintals galaxer med rödförskjutningar större än 7 (bestäms inte av spektrumet utan av galaxens skenbara färg), kan rödförskjutningarna inte dubbelkontrolleras för de flesta. Denna tidning rapporterar om 43 galaxer, men bara en av exemplen hade mätbara Ly α-utsläpp.
Mer intressant är galaxen z8_GND_5296 relativt rik på "metaller": element tyngre än helium. Eftersom dessa grundämnen produceras av stjärnor och inte av Big Bang, indikerar detta att denna galax sänder ut ljuset vi ser mycket snabbt, även över tid.
För att stödja det påståendet upptäckte författarna till denna studie att z8_GND_5296 och en liknande galax betecknad GN 108036 har mycket höga stjärnbildningshastigheter, vilket omvandlar motsvarande 330 massor till nya stjärnor. Detta är mer än 100 gånger takten för stjärnbildning i Vintergatan och är jämförbar med några av de mest extrema stjärnbildande galaxerna. Dessa ansågs tidigare vara sällsynta, så astronomer kan behöva revidera sina uppskattningar av hur snabbt nya stjärnor skapades i tidiga galaxer.
Oavsett vilket kommer det att bli intressant att se hur andra tidiga galaxer ser ut när våra observationer förbättras. Utan detta kommer vi inte att veta om z8_GND_5296 är sällsynt i extrem stjärnbildning, eller förstå varför den är relativt ljus i Ly α-utsläpp medan dess syskon inte är det. Och kanske kommer vi att hitta en diskrepans i tiden mellan eran utan galaxer och de allra första galaxerna som bildades.
I maj 2015 registrerade Hubble-teleskopet ett utbrott av den mest avlägsna, och därför äldsta, galax som hittills känts till. Strålningen tog så mycket som 13,1 miljarder ljusår att nå jorden och upptäckas av vår utrustning. Enligt forskare föddes galaxen cirka 690 miljoner år efter Big Bang.
Man skulle kunna tro att om ljuset från galaxen EGS-zs8-1 (det här är det eleganta namnet som forskare gav det) flög mot oss i 13,1 miljarder år, då skulle avståndet till det vara lika med det som ljuset kommer att färdas. under dessa 13,1 miljarder år.
Galaxy EGS-zs8-1 är den mest avlägsna galaxen som hittills upptäckts Men vi får inte glömma några funktioner i strukturen i vår värld, som i hög grad kommer att påverka beräkningen av avstånd. Faktum är att universum expanderar, och det gör det i en accelererande takt. Det visar sig att medan ljuset reste 13,1 miljarder år till vår planet, expanderade rymden mer och mer, och galaxen flyttade från oss snabbare och snabbare. En visuell representation av processen visas i figuren nedan.
Med hänsyn till rymdens expansion är den mest avlägsna galaxen EGS-zs8-1 för närvarande belägen cirka 30,1 miljarder ljusår från oss, vilket är ett rekord bland alla andra liknande objekt. Det är intressant att vi fram till en viss punkt kommer att upptäcka fler och fler avlägsna galaxer, vars ljus ännu inte har nått vår planet. Det är säkert att säga att EGS-zs8-1 galaxrekordet kommer att slås i framtiden.
Det här är intressant: Det finns ofta en missuppfattning om universums storlek. Dess bredd jämförs med dess ålder, som är 13,79 miljarder år. Detta tar inte hänsyn till att universum expanderar i en accelererande hastighet. Enligt grova uppskattningar är det synliga universums diameter 93 miljarder ljusår. Men det finns också en osynlig del av universum som vi aldrig kommer att kunna se. Läs mer om storleken på universum och osynliga galaxer i artikeln "".
Om du hittar ett fel, markera en text och klicka Ctrl+Enter.
När du tittar på himlen en mörk natt i klart väder ser du många stjärnor. Men nästan alla av dem finns i vår galax, Vintergatan. Även de mest avlägsna du kan se utan ett teleskop är mindre än tjugo tusen ljusår från jorden. Detta kan tyckas vara ett gigantiskt avstånd, men utrymmet är mycket större än vår närmaste omgivning. Det är verkligen enormt, och det är därför det är otroligt svårt för forskare att studera stjärnor utanför vår galax. Den mest avlägsna armaturen som har isolerats från den yttre glöden som omger den ligger på ett avstånd av endast 55 miljoner ljusår från oss.
Vetenskapliga landvinningar
Men om astronomerna har rätt, slogs detta rekord nyligen. Enligt en artikel som publicerades i mars i år i tidskriften Nature Astronomy slogs den sönder, sopades bort och trampades ner. Han gick till en stjärna som är, tänk bara på det, 14 miljarder ljusår ifrån oss! Det bör noteras att astronomer ofta lyckas urskilja objekt långt från vår planet. Med hjälp av teleskop kan de se de ljusaste supernovorna 10 miljarder ljusår bort. Men vanliga stjärnor kan inte ses ens på ett avstånd som är hundratals gånger mindre. Och här nämner vi "gravitationslinsning" för första gången.
Detta fenomen uppstår när den enorma massan som finns i en galax, eller till och med ett kluster av galaxer, böjer, förvränger och förstärker ljuset som har sitt ursprung bakom den. Detta fenomen är möjligt på grund av det faktum att sådana föremål faktiskt böjer själva utrymmet runt dem. Galaxer som skapar effekten av gravitationslinser "ökar" sin ljusstyrka med i genomsnitt 50 gånger.
Avlägsna stjärnor
Stjärnan i fråga idag ligger bakom en galaxhop 6 miljarder ljusår bort, och dess ljus har förstärkts mer än 2 000 gånger! I vetenskapliga kataloger är den listad som MACS J1149 Lensed Star 1. Men forskarna som upptäckte den gav den också ett inofficiellt namn - Icarus. Tack så mycket för detta, det är mycket bekvämare för oss också.
Icarus upptäcktes, helt av en slump, när forskare tittade på bilder av supernovan tagna av rymdteleskopet Hubble 2016 och 2017. Inte långt från henne märkte de en liten ljuspunkt. Den ändrade ljusstyrkan med tiden, men inte alls på samma sätt som supernovor gör. Färgschemat för ljuset som kommer från detta objekt förblev oförändrat i många månader. Ytterligare analys visade att vi har att göra med en blå superjätte.
Dessa stjärnor är mycket större, mer massiva, varmare än solen och hundratusentals gånger ljusare. Detta är en så liten påminnelse om att alla fenomen i rymden kan ha verkligt kosmiska proportioner. Alla blå superjättar har liknande egenskaper, så genom att jämföra ljuset från Ikaros med ljuset från liknande föremål i vår galax kunde astronomer beräkna dess avstånd. Det visade sig att stjärnan är 9 miljarder år gammal, och på grund av att universum expanderar, lyste den nu för 14 miljarder ljusår sedan.
Hur lyckades Ikaros förstora sin bild 2000 gånger när det normala gravitationslinsvärdet bara är 50? Svaret är mikrolinser. Dessa är små föremål placerade inuti stora linser. Dessa kan vara individuella stjärnor, vilket ger en ytterligare approximation av "bilden". Linser i linser. Denna effekt varar inte länge eftersom mikrolinserna hela tiden rör sig från önskat läge och återgår till det igen. Men om vi är mycket uppmärksamma på vad som händer öppnar sig enorma möjligheter framför oss. Med hjälp av mikrolinser kunde forskare till och med hitta planeter utanför Vintergatan!
Astronomer från Texas A&M University och University of Texas i Austin har upptäckt den mest avlägsna galaxen vi känner till. Enligt spektrografi är den belägen på ett avstånd av cirka 30 miljarder ljusår från solsystemet (eller från vår galax, vilket i det här fallet inte är så signifikant, eftersom Vintergatans diameter bara är 100 tusen ljusår).
Det mest avlägsna objektet i universum fick det romantiska namnet z8_GND_5296.
"Det är spännande att veta att vi är de första människorna i världen att se det", säger Vithal Tilvi, PhD, medförfattare till tidningen, som nu har publicerats online (använd sci-hub.org för att se tidningar gratis ).
Den upptäckta galaxen z8_GND_5296 bildades 700 miljoner år efter Big Bang. Egentligen ser vi det i detta tillstånd nu, eftersom ljuset från den nyfödda galaxen först nu har nått oss, efter att ha färdats en sträcka på 13,1 miljarder ljusår. Men eftersom universum expanderade under processen, är avståndet mellan våra galaxer i detta ögonblick, som beräkningar visar, 30 miljarder ljusår.
Det intressanta med nyfödda galaxer är att det finns en aktiv process för bildandet av nya stjärnor. Om en ny stjärna dyker upp i vår Vintergatan per år, så i z8_GND_5296 - cirka 300 per år. Vi kan nu säkert observera vad som hände för 13,1 miljarder år sedan genom teleskop.
Åldern på avlägsna galaxer kan bestämmas av den kosmologiska rödförskjutningen, orsakad bland annat av Dopplereffekten. Ju snabbare ett föremål rör sig bort från betraktaren, desto starkare manifesterar sig dopplereffekten. Galaxy z8_GND_5296 visade en rödförskjutning på 7,51. Ungefär hundra galaxer har en rödförskjutning större än 7, vilket betyder att de bildades innan universum var 770 miljoner år gammalt, och det tidigare rekordet var 7,215. Men bara ett fåtal galaxer har sitt avstånd bekräftat av spektrografi, det vill säga av Lyman alfa-spektrallinjen (mer om det nedan).
Universums radie är minst 39 miljarder ljusår. Detta verkar motsäga universums ålder på 13,8 miljarder år, men det finns ingen motsägelse om vi tar hänsyn till expansionen av själva rymdtidens struktur: det finns ingen hastighetsgräns för denna fysiska process.
Forskare förstår inte riktigt varför det inte är möjligt att observera andra galaxer upp till 1 miljard år gamla. Avlägsna galaxer observeras av en tydlig manifestation av L α (Lyman alpha) spektrallinjen, vilket motsvarar övergången av en elektron från den andra energinivån till den första. Av någon anledning, i galaxer yngre än 1 miljard år, verkar Lyman alfalinjen allt svagare. En teori är att det var vid den tiden som universum övergick från ett ogenomskinligt tillstånd med neutralt väte till ett genomskinligt tillstånd med joniserat väte. Vi kan helt enkelt inte se galaxer som är gömda i en "dimma" av neutralt väte.
Hur kunde z8_GND_5296 bryta igenom den neutrala vätgasdimman? Forskare spekulerar i att det joniserade den omedelbara omgivningen, så att protoner kunde bryta igenom. Således är z8_GND_5296 den allra första galaxen vi känner till som uppstod ur den ogenomskinliga röran av neutralt väte som fyllde universum under de första hundratals miljoner åren efter Big Bang.
Galaxer är gravitationsbundna system av stjärnor, interstellär gas, damm och mörk materia. Diametern på galaxer sträcker sig från 5 till 250 kiloparsecs. Det är mycket.
Till exempel är diametern på vår galax 30 kiloparsecs ljus från ena änden till den andra kommer att ta så mycket som 100 tusen år att resa. Och det finns minst 200 miljarder stjärnor i den...
1. Spärrad spiralgalax NGC 4639 i stjärnbilden Jungfrun. Ligger på ett avstånd av mer än 70 miljoner ljusår från jorden. (Foto av Reuters | NASA | ESA | Hubble):
2. Veilnebulosan är en enorm och relativt svag supernovarest. Stjärnan exploderade för ungefär 5000-8000 år sedan, och under denna tid täckte nebulosan ett område på 3 grader på himlen. Avståndet till den uppskattas till 1 400 ljusår. (Foto av Reuters | NASA | ESA | Hubble):
3. Mer än en femtedel av universum är dold från vår syn av damm och stjärnor från vår galaxskiva. Många galaxer finns i "undvikande zon", ett område i rymden som vanligtvis är otillgängligt för teleskop. Så här kan de se ut, enligt konstnärernas fantasi. (Foto av Reuters | ICRAR):
4. Centaurus A är en av de ljusaste och närmaste granngalaxerna vi är åtskilda av endast 12 miljoner ljusår. Galaxen ligger på femte plats i ljusstyrka (efter de magellanska molnen, Andromeda-nebulosan och Triangulumgalaxen). (Foto av Reuters | NASA):
5. Barred spiral galax M83, även känd som Southern Pinwheel. Den ligger på ett avstånd av cirka 15 miljoner ljusår från oss. 2014 upptäckte astronomer MQ1, som i sig är lätt, men absorberar omgivande materia med stor intensitet. (Foto av Reuters | NASA):
6. Galaxy M 106 i stjärnbilden Canes Venatici. I kärnan finns ett supermassivt svart hål med en massa på 36 miljoner solmassor inom 40 000 astronomiska enheter. (Foto av Reuters | NASA):
7. En del av Tarantelnebulosan, belägen i det stora magellanska molnet. Nebulosans enorma stjärnor är kraftfulla strålningskällor som blåser gigantiska bubblor ur interstellär gas och stoft. Några av stjärnorna exploderade som supernovor, vilket fick bubblorna att lysa upp av röntgenstrålar. (Foto av Reuters | NASA):
8. Spärrad spiralgalax NGC 1433 i stjärnbilden Timmar, belägen på ett avstånd av cirka 32 miljoner ljusår från jorden. (Foto av Reuters | NASA | ESA | Hubble):
9. Galaxen NGC 1566, belägen på ett avstånd av cirka 40 miljoner ljusår från jorden i stjärnbilden Dorado. (Foto av Reuters | NASA | ESA | Hubble):
10. Röntgenstrålar från en ung supernova i M83-galaxen. (Foto av Reuters | NASA):
11. Spiralgalaxen M94 i stjärnbilden Canes Venatici. Galaxen är känd för att ha två kraftfulla ringformade strukturer. (Foto av Reuters | NASA | ESA):
12. Spärrad spiralgalax NGC 4945 i stjärnbilden Centaurus. Den är ganska lik vår galax, men röntgenobservationer indikerar närvaron av en Seyfert-kärna, troligen innehållande ett aktivt supermassivt svart hål. (Foto av Reuters | NASA):
13. z8 GND 5296 är en galax som upptäcktes i oktober 2013 i stjärnbilden Ursa Major. Enligt preliminära uppskattningar tar det ungefär 13 miljarder år för ljus från denna galax att nå jorden. Detta är inte ett fotografi, utan en konstnärlig bild. (Foto av Reuters | NASA | Hubble):
14. Häxhuvudets reflektionsnebulosa (IC 2118) i stjärnbilden Eridanus. Denna mycket distinkta reflektionsnebulosa är förknippad med den ljusa stjärnan Rigel i stjärnbilden Orion. Nebulosan ligger på ett avstånd av cirka 1000 ljusår från solen. (Foto av Reuters | NASA):
15. Solrosgalaxen i stjärnbilden Canes Venatici. Den ligger 27 miljoner ljusår bort. (Foto av Reuters | NASA | ESA | Hubble):
16. Kärnan i spiralgalaxen M 61 i stjärnbilden Jungfrun. Och bara 100 000 ljusår bort. (Foto av Reuters | NASA | ESA | Hubble):
17. Spärrad spiralgalax NGC 6946, belägen 22 miljoner ljusår bort i stjärnbilden Cygnus, som gränsar till Cepheus. (Foto av Reuters | NASA):
18. Ett moln av het gas, med en temperatur på många miljoner grader. Det uppstod troligen som ett resultat av en kollision mellan en dvärggalax och den mycket större galaxen NGC 1232, som ligger i stjärnbilden Eridanus. (Foto av Reuters | NASA):
19. Galaxen NGC 524 i stjärnbilden Fiskarna. Från oss kommer ljus att resa dit i 90 miljoner år. (Foto av Reuters | NASA | ESA | Hubble):
20. Krabbnebulosan är en gasnebulosa i stjärnbilden Oxen, som är en supernovarest. Belägen cirka 6 500 ljusår (2 kpc) från jorden, har nebulosan en diameter på 11 ljusår (3,4 st) och expanderar med en hastighet av cirka 1 500 kilometer per sekund. I mitten av nebulosan finns en pulsar (neutronstjärna), 28-30 km i diameter. (Foto av Reuters | NASA | ESA):
