Кредит за изображение: ESO
Въпреки че в момента Вселената е бежов цвят като цяло, тя беше по-синя, според астрономите от Европейската южна обсерватория. Астрономите разработиха разстоянието и оцветяването до 300 галактики, които се съдържаха в рамките на изследването на Hubble Deep Sky, което хвърли задълбочен поглед към регион на небето в южното съзвездие на Tuscanae.
Международен екип от астрономи [1] определи цвета на Вселената, когато беше много млада. Докато Вселената сега е вид бежова, тя беше много по-синя в далечното минало, във време, когато беше само на 2500 милиона години.
Това е резултатът от обширен и задълбочен анализ на повече от 300 галактики, наблюдавани в малка зона на южното небе, така нареченото Дълбоко поле на Хъбъл на юг. Основната цел на това усъвършенствано проучване беше да се разбере как звездното съдържание на Вселената се сглобява и се променя с течение на времето.
Холандският астроном Marijn Franx, член на екипа от Лайденската обсерватория (Холандия), обяснява: „Синият цвят на ранната Вселена се причинява от предимно синята светлина от млади звезди в галактиките. По-червеният цвят на Space Magazine е причинен от сравнително по-големия брой по-стари, по-черни звезди. “
Ръководителят на екипа, Грегъри Рудник от Института Макс-Планк по астрофизика (Garching, Германия) добавя: „Тъй като общото количество светлина във Вселената в миналото беше приблизително същото като днес и млада синя звезда излъчва много повече светлина от стара червена звезда, трябва да е имало значително по-малко звезди в младата Вселена, отколкото сега. Новите ни открития предполагат, че по-голямата част от звездите във Вселената са формирани сравнително късно, не толкова дълго преди да се роди нашето Слънце, в момент, когато Вселената е била на около 7 000 милиона години. “
Тези нови резултати се основават на уникални данни, събрани по време на повече от 100 часа наблюдения с многомодовия инструмент ISAAC на много големия телескоп (VLT) на ESO, като част от голям изследователски проект, Изключително екстрагалактично проучване на FIFES. Разстоянията до галактиките бяха изчислени от тяхната яркост в различни оптични диапазони на дължината на вълната в близост до инфрачервена връзка.
Наблюдение на ранната Вселена
Вече е известно, че Слънцето се е формирало преди около 4,5 милиарда години. Но кога повечето от другите звезди в домашната ни галактика се оформиха? А какво ще кажете за звездите в други галактики? Това са някои от ключовите въпроси в съвременната астрономия, но на тях може да се отговори само чрез наблюдения с най-големите телескопи в света.
Един от начините за справяне с тези проблеми е да наблюдавате пряко много младата Вселена - като погледнете назад във времето. За това астрономите се възползват от факта, че светлината, излъчвана от много далечни галактики, пътува дълго време, преди да достигне до нас. По този начин, когато астрономите гледат такива отдалечени обекти, те ги виждат така, както са се появили отдавна.
Тези отдалечени галактики обаче са изключително слаби и поради това тези наблюдения са технически трудни. Друго усложнение е, че поради разширяването на Вселената светлината от тези галактики се измества към по-дълги дължини на вълната [2], извън обхвата на оптичната дължина на вълната и в инфрачервената област.
За да проучат подробно тези ранни галактики, астрономите трябва да използват най-големите наземни телескопи, събирайки тяхната слаба светлина при много дълги експозиции. В допълнение те трябва да използват чувствителни към инфрачервени детектори.
Телескопи като гигантски очи
„Дълбокото поле на Хъбъл Юг (HDF-S)“ е много малка част от небето в южното съзвездие Тукане („Туканът“). Той беше избран за много подробни проучвания с космическия телескоп Хъбъл (HST) и други мощни телескопи. Оптичните изображения на това поле, получени от HST, представляват общо време на експозиция от 140 часа. Много наземни телескопи също са получили изображения и спектри на обекти в тази небесна зона, по-специално телескопите ESO в Чили.
Област на небето 2,5 x 2,5 arcmin2 в посока на HDF-S се наблюдава в контекста на задълбочено проучване (Изключително екстрагалактично проучване за слаб инфрачервен лъч; FIRES, виж ESO PR 23/02). Той е малко по-голям от полето, обхванато от камерата WFPC2 на HST, но все пак 100 пъти по-малък от площта, подчинена от пълнолунието.
Винаги, когато това поле се виждаше от Параналната обсерватория ESO и атмосферните условия бяха оптимални, астрономите от ESO насочиха 8,2-метровия телескоп VLT ANTU в тази посока, правейки близо инфрачервени изображения с многомодовия инструмент ISAAC. Като цяло полето се наблюдава повече от 100 часа и получените изображения (вж. ESO PR 23/02) са най-дълбоките наземни изгледи в близо инфрачервените Js- и H-ленти. Изображението на Ks-лентата е най-дълбокото, получено някога от небесно поле в тази спектрална лента, било от земята или от космоса.
Тези уникални данни предоставят изключителен изглед и сега позволиха безпрецедентни проучвания на популацията на галактиката в младата Вселена. Всъщност, поради изключителните условия на видимост в Paranal, данните, получени с VLT, имат отлична острота на изображението („виждане“ от 0,48 арксек.) И могат да се комбинират с HST оптични данни почти без загуба на качество.
По-син цвят
Астрономите успяха да открият недвусмислено около 300 галактики на тези изображения. За всеки от тях те измерват разстоянието, като определят червеното изместване [2]. Това беше направено с помощта на ново подобрен метод, който се основава на сравнението на яркостта на всеки обект във всички отделни спектрални ленти с тази на набор от близки галактики.
По този начин в полето са открити галактики с червени смени с z = 3,2, което съответства на разстояния около 11 500 милиона светлинни години. С други думи, астрономите виждаха светлината на тези много отдалечени галактики, каквито бяха, когато Вселената беше само на около 2,2 милиарда години.
След това астрономите определят количеството светлина, излъчвана от всяка галактика, по такъв начин, че ефектите на червеното изместване да бъдат „премахнати“. Тоест те измерват количеството светлина с различна дължина на вълната (цветове), както би било записано от наблюдател в близост до тази галактика. Това, разбира се, се отнася само за светлината от звезди, които не са силно затъмнени от прах.
Обобщавайки светлината, излъчвана с различна дължина на вълната от всички галактики в дадена космическа епоха, тогава астрономите биха могли да определят и средния цвят на Вселената („космическия цвят“) в тази епоха. Нещо повече, те успяха да измерят как се е променил този цвят, тъй като Вселената старее.
Те стигат до извода, че космическият цвят с времето се зачервява. По-специално, в миналото беше много по-синьо; сега, на възраст от близо 14 000 милиона години, Вселената има вид на бежов цвят.
Кога са се образували звезди?
Промяната на космическия цвят с времето може да бъде интересна сама по себе си, но също така е съществен инструмент за определяне колко бързо звездите са били събрани във Вселената.
Всъщност, докато образуването на звезди в отделните галактики може да има сложни истории, понякога да се ускорява до истински „звездни изблици“, новите наблюдения - сега базирани на много галактики - показват, че „средната история“ на звездообразуването във Вселената е много по-просто. Това е видно от наблюдаваната, плавна промяна на космическия цвят, когато Вселената старее.
Използвайки космическия цвят, астрономите също успяха да определят как с времето се променя средната възраст на сравнително незащитени звезди във Вселената. Тъй като Вселената беше много по-синя в миналото, отколкото сега, те стигнаха до извода, че Вселената не произвежда толкова сини (висока маса, краткотрайни) звезди, колкото по-рано, а в същото време червените (ниска маса , дългогодишни) звезди от по-ранните поколения на формирането на звезди все още присъстват. Сините, масивни звезди умират по-бързо от червените звезди с ниска маса и следователно с напредване на възрастта на група звезди сините краткотрайни звезди умират и средният цвят на групата става по-червен. Така направи и Вселената като цяло.
Това поведение прилича на тенденцията на застаряване в съвременните западни страни, където се раждат по-малко бебета, отколкото в миналото и хората живеят по-дълго, отколкото в миналото, като общият ефект е, че средната възраст на населението се увеличава.
Астрономите определили колко звезди вече са се образували, когато Вселената е била само на около 3000 милиона години. Младите звезди (със син цвят) излъчват повече светлина от по-старите (по-червени) звезди. Въпреки това, тъй като в младата Вселена имаше точно толкова светлина, колкото днес - въпреки че сега галактиките са много по-червени - това означава, че в ранната Вселена имаше по-малко звезди, отколкото днес. Настоящото изследване разкрива, че по това време е имало десет пъти по-малко звезди, отколкото сега.
И накрая, астрономите откриха, че приблизително половината от звездите в наблюдаваните галактики са се образували след времето, когато Вселената е била приблизително наполовина (7 000 милиона години след Големия взрив), както е днес (14 000 милиона години).
Въпреки че този резултат е получен от проучване на много малко небесно поле и следователно може да не е напълно представителен за Вселената като цяло, показано е, че настоящият резултат има в други небесни полета.
Оригинален източник: ESO News Release
