Астрономите, които искат да определят точно кога се е извършило реионизацията на Вселената, са открили някои от най-ранните галактики около 800 милиона години след Големия взрив. Възрастта на една галактика е потвърдена с характерен неутрален водороден подпис на 787 милиона години след Големия взрив. Откритието е първото възрастово потвърждение на така наречената отпаднала галактика в онова далечно време и точни точки, когато епохата на реионизация вероятно е започнала.
Периодът на реионизация е около най-далечното назад във времето, което астрономите могат да наблюдават. Големият взрив преди 13,7 милиарда години създаде гореща мътна вселена. Около 400 000 години по-късно температурата се охлажда, електроните и протоните се съединяват, за да образуват неутрален водород, и мърката се изчиства. Известно време преди 1 милиард години след Големия взрив, неутралният водород започва да образува звезди в първите галактики, които излъчват енергия и променят водорода обратно към йонизиран. Въпреки че не е гъстата плазмена супа от по-ранния период, непосредствено след Големия взрив, тази звездна формация започва епохата на реионизация.
Астрономите знаят, че тази ера е приключила около 1 милиард години след Големия взрив, но когато е започнала, ги е изплъзнала.
Търсим „галактики на отпадане“, казва Масами Оучи, който ръководи американски и японски екип от астрономи, гледайки назад към епохата на реионизация. „Използваме прогресивно по-червени филтри, които разкриват увеличаваща се дължина на вълната на светлината и наблюдаваме кои галактики изчезват от или„ отпадат “от изображения, направени с помощта на тези филтри. По-старите, по-далечни галактики „отпадане“ на прогресивно по-червени филтри и специфичните дължини на вълните могат да ни кажат разстоянието и възрастта на галактиките. Това, което прави това проучване различно, е, че изследвахме зона, която е над 100 пъти по-голяма от предишните и в резултат на това имахме по-голяма извадка от ранни галактики (22) от минали проучвания. Плюс това успяхме да потвърдим възрастта на една галактика “, продължи той. „Тъй като всички галактики са намерени с една и съща техника на отпадане, те вероятно ще са една и съща възраст.“
Екипът на Ouchi успя да проведе толкова голямо проучване, тъй като използваше специално изработен, супер червен филтър и други уникални технологични постижения в червената чувствителност на широко полевата камера на 8.3-метровия телескоп Subaru. Те направиха своите наблюдения от 2006 до 2009 г. в полето на дълбокото поле Subaru и Great Observatories Origins Deep Survey North. След това те сравняват своите наблюдения с данните, събрани в други проучвания.
Астрономите са се чудили дали Вселената е претърпяла реионизация мигновено или постепенно с течение на времето, но по-важното е, че са се опитали да се изолират, когато Вселената започва реионизация. Измерванията на плътността и яркостта на галактиката са от ключово значение за изчисляването на степента на образуване на звезди, което говори много за това какво се е случило кога. Астрономите разгледаха скоростта на образуване на звезди и скоростта, с която се йонизира водородът.
Използвайки данни от своето проучване и други, те определиха, че степента на образуване на звезди е драстично по-ниска от 800 милиона години до около един милиард години след Големия взрив, след това след това. Съответно те изчислили, че скоростта на йонизация ще бъде много бавна през това ранно време, поради тази ниска скорост на образуване на звезди.
„Истински се изненадахме, че скоростта на йонизация изглежда толкова ниска, че би представлявало противоречие с твърдението на спътника WMAP на НАСА. Той стигна до заключението, че реионизацията е започнала не по-късно от 600 милиона години след Големия взрив “, отбелязва Оучи. „Смятаме, че тази загадка може да се обясни с по-ефективни йонизиращи скорости на производство на фотони в ранните галактики. Образуването на масивни звезди може би е било много по-енергично, отколкото в днешните галактики. По-малко, масивни звезди произвеждат повече йонизиращи фотони, отколкото много по-малки звезди “, обясни той.
Изследването ще бъде публикувано в декемврийски брой на Astrophysical Journal.
Източник: EurekAlert
