Hubble wykonuje obserwacje Ultragłębokiego Pola Hubble’a

0

Za pomocą kamery WFC3 wykonane zostały obserwacje Ultragłębokiego Pola Hubblea (Hubble Ultra Deep Field – HUDF), które zaowocowały najgłębszym obrazem w zakresie bliskiej podczerwieni uzyskanym w historii badań odległych galaktyk.

HUDF jest przeglądem małego fragmentu nieba wykonywanym przy bardzo długich ekspozycjach. Pierwsze obserwacje w jego ramach zostały przeprowadzone w 2004 roku za pomocą kamery ACS. Obecne obserwacje za pomocą WFC3 w bliskiej podczerwieni pozwoliły na wychwycenie galaktyk odleglejszych niż obserwowane wcześniej. Z powodu przesunięcia ku czerwieni emisja w zakresie światła widzialnego i ultrafioletu z tych galaktyk została przesunięta w podczerwień.

Obserwacje za pomocą WFC3 zostały wykonane w sierpniu 2009 roku w przeciągu 4 dni. Całkowity czas ekspozycji wyniósł 173 000 sekund. Uzyskane dane były jak dotąd analizowane przez 5 zespołów astronomów i pozwoliły na opublikowanie 15 prac naukowych. Przedstawiony obraz HUDF w podczerwieni powstał poprzez złożenie zdjęć uzyskanych w zakresie fal krótkich, średnich i długich. Kolor niebieski reprezentuje emisję przy 1.05 mikrona, zielony – 1.25 mikrona, a czerwony –  1.6 mikrona. Jasność najsłabszych obiektów jest około miliard razy niższa niż najsłabszych obiektów widocznych gołym okiem.

Najodleglejsze zaobserwowane galaktyki istniały 12.9- 13.1 miliarda lat temu, gdy wiek Wszechświata wynosił tylko 600 – 800 milionów lat. Bez problemu zaobserwowane zostały galaktyki o przesunięciu ku czerwieni 7 – 8.5. Badania spektrometryczne nie mogły zostać wykonane, ale przesunięcia ku czerwieni zostały określone na podstawie barwy galaktyk. Bezpośrednie pomiary będzie mógł wykonać dopiero Teleskop Jamesa Webba.

Badania natury odległych galaktyk prowadzono poprzez kombinację obrazów z WFC3 i obrazów optycznych z ACS. Obserwacje HUDF potwierdzają model hierarchicznego formowania się galaktyk. Według niego małe obiekty powiększały swoje rozmiary zbierając materię z otoczenia lub zderzając się. Wielkość najodleglejszych galaktyk wynosi około 1/20 wielkości Drogi Mlecznej. Połączenie danych z HST i Teleskopu Spitzera pozwoliły na oszacowanie masy i wieku nowo zaobserwowanych galaktyk. Ich masa okazała się bardzo mała, tylko około 1% masy Drogi Mlecznej. Określony na podstawie tych danych wiek galaktyk wyniósł 700 milionów lat. Pierwsze gwiazdy musiały zacząć w nich powstawać setki lat wcześniej. Przesuwa to w czasie szacowany okres powstawania pierwszej populacji gwiazd.

Stwierdzono ponadto, że liczba galaktyk przypadająca na jednostkę objętości przestrzeni szybko i równomiernie spada wraz z odległością. Emisja najodleglejszych galaktyk ukazała spektrum wyraźnie niebieskie. Wskazuje to, że były one wyjątkowo ubogie w ciężkie pierwiastki. Nie było w nich pyłu rozpraszającego światło. Galaktyki te muszą więc zawierać bardzo pierwotną materię i są obserwowane niedługo po zaniku pierwszej populacji gwiazd we Wszechświecie. Na podstawie dostępnych obecnie danych oszacowano, że pierwsze gwiazdy powstawały w czasie 500 – 600 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Są więc zaraz poza limitem detekcji HST. Dobrze rokuje to detekcji emisji pierwszych gwiazd za pomocą Teleskopu Jamesa Webba.

Nadal istniejącym problemem jest fakt, iż obserwowane galaktyki nie wytwarzały dość energii aby spowodować rejonizację wodoru ośrodka. Epoka rejonizacji musiała trwać w okresie 400 ? 900 milionów lat po Wielkim Wybuchu, więc obserwowane galaktyki istniały pod koniec tego okresu. Możliwe, że zagęszczenie bardzo słabych, obecnie niewykrywalnych galaktyk była na tyle wysoka, że mogły one spowodować zajście rejonizacji. Inne teorie mówią, że wcześniej mogła zajść osobna fala bardzo aktywnego formowania się gwiazd, co wywołało ten proces. Młode galaktyki mogły tez być bardzo efektywne w rejonizacji ośrodka dzięki dużej zawartości bardzo masywnych gwiazd.

Obecnie nie wiadomo jakie typy obiektów wywoływały rejonizację. Mogły nimi być np. miniaturowe kwazary, ale obecne oszacowania wskazują, że normalne galaktyki byłyby znacznie bardziej wydajne. Próby interpretacji danych z HST w tej dziedzinie jednak dopiero się rozpoczęły.

Źródła:
hubblesite.org
hubblesite.org

Share.

Comments are closed.