Galaksen, kaldet EGSY8p7, er omkring 13,2 milliarder lysår væk. Det betyder, at astronomer nu ser det, da det eksisterede kun 600 millioner år efter Big Bang.
EGSY8p7 er den fjerneste bekræftede galakse, hvis spektrum opnået med W. M. Keck-observatoriet placerer den på en rødskift på 8,68 på et tidspunkt, hvor universet var mindre end 600 millioner år gammelt. Illustrationen viser de bemærkelsesværdige fremskridt, der er gjort i de senere år med at undersøge den tidlige kosmiske historie. Sådanne undersøgelser er vigtige for at forstå, hvordan universet udviklede sig fra en tidlig mørk periode til en, da galakser begyndte at skinne. Hydrogenemission fra EGSY8p7 kan indikere, at det er det første kendte eksempel på en tidlig generation af unge galakser, der udsender usædvanligt stærk stråling. Se større. | Billedkredit: Adi Zitrin, Californien Institut for Teknologi
Et team af astrofysikere har målt den fjerneste galakse, der nogensinde er registreret - en galakse kaldet EGSY8p7 - og fangede sit brintemission, som det blev set, da universet var mindre end 600 millioner år gammelt.
Derudover giver metoden, hvor galaksen blev fundet, vigtig indsigt i, hvordan de allerførste stjerner i universet lyser op efter Big Bang.
Ved hjælp af en kraftfuld infrarød spektrograf på W. M. Keck-teleskopet på Hawaii daterede holdet galaksen ved at opdage dens Lyman-alpha-emissionslinje - en signatur af varm brintgas opvarmet ved stærk ultraviolet emission fra nyligt fødte stjerner.
Selvom dette er en hyppigt detekteret signatur i galakser tæt på Jorden, er detekteringen af Lyman-alpha-emission i en så stor afstand uventet, da den let absorberes af de mange hydrogenatomer, der menes at gennemtrænge rummet mellem galakser ved universets morgen .
Resultatet giver ny indsigt i, hvad der hedder kosmisk reionisering, den proces, hvormed mørke brintskyer blev opdelt i deres bestanddele protoner og elektroner af den første generation af galakser.
California Institute of Technology (Caltech) astronom, Adi Zitrin, hovedforfatter af papiret, der offentliggøres i Astrofysiske tidsskriftsbreve. Zitrin sagde:
Vi ser ofte Lyman-alpha-emissionslinjen for brint i nærliggende objekter, da det er en af de mest pålidelige sporere efter stjernedannelse. Men når vi trænger dybere ind i universet og dermed tilbage til tidligere tider, indeholder rummet mellem galakser et stigende antal mørke brintskyer, der optager dette signal.
Det nylige arbejde har fundet den brøkdel af galakser, der viser denne fremtrædende linjefald markant efter, da universet var omkring en milliard år gammel, hvilket svarer til en rødskift på ca. 6.
Redshift er et mål for, hvor meget universet har udvidet, siden lyset efterlod en fjern kilde og kan kun bestemmes for svage genstande med en spektrograf på et kraftfuldt stort teleskop som Keck Observatoriums tvilling 10-meter-teleskoper, den største på Jorden.
Caltech-astronom Richard Ellis er medforfatter til avisen. Ellis sagde:
Det overraskende aspekt ved den nuværende opdagelse er, at vi har opdaget denne Lyman-alpha-linje i en tilsyneladende svag galakse ved en rødskift på 8,68, svarende til et tidspunkt, hvor universet skulle være fuldt med at absorbere brintskyer.
Bortset fra at bryde den tidligere rekordskift på 7,73, også opnået ved Keck-observatoriet, fortæller denne detektion noget nyt om, hvordan universet udviklede sig i sine første par hundrede millioner år.
Computersimuleringer af kosmisk reionisering antyder, at universet var fuldstændigt uigennemsigtigt for Lyman-alpha-stråling i de første 400 millioner år af den kosmiske historie, og derefter gradvist, da de første galakser blev født, brændte den intense ultraviolette stråling fra deres unge stjerner af dette skjulte brint i bobler med stigende radius, der til sidst overlappede, så hele rummet mellem galakser blev ioniseret - det vil sige sammensat af frie elektroner og protoner. På dette tidspunkt var Lyman-alfastrålingen fri til at bevæge sig uhindret gennem rummet.
Sirio Belli er en Caltech kandidatstuderende, der hjalp med at gennemføre de vigtigste observationer. Belli sagde:
Det kan være, at den galakse, vi har observeret, EGSY8p7, som er usædvanligt (i sig selv) lysende, har særlige egenskaber, der gjorde det muligt for den at skabe en stor boble af ioniseret brint meget tidligere end muligt for mere typiske galakser på disse tidspunkter. EGSY8p7 viste sig at være både lysende og ved høj rødskift, og dets farver målt ved Hubble- og Spitzer-rumteleskopene indikerer, at det kan være drevet af en bestand af usædvanligt varme stjerner.
Fordi opdagelsen af en så tidlig kilde med magtfuld Lyman-alpha er noget uventet, giver den ny indsigt i den måde, hvorpå galakser har bidraget til genoptagelsesprocessen. Tænkelig er processen ujævn med nogle områder i rummet, der udvikler sig hurtigere end andre, for eksempel på grund af variationer i massefylden fra sted til sted. Alternativt kan EGSY8p7 være det første eksempel på en tidlig generation, der har usædvanligt stærk ioniserende stråling. Zitrin sagde:
I nogle henseender er perioden med kosmisk reionisering det sidste manglende stykke i vores samlede forståelse af universets udvikling. Ud over at skubbe grænsen tilbage til et tidspunkt, hvor universet kun var 600 millioner år gammelt, er det spændende ved den nuværende opdagelse, at studiet af kilder som EGSY8p7 vil tilbyde ny indsigt i, hvordan denne proces fandt sted.