"Най-отдалечената галактика досега!" Не сме ли чували това преди? (Вижте например тук и тук.) Въпреки че е вярно, че астрономите продължават да се тласкат напред във времето с по-добри инструменти, има фундаментални предизвикателства както при наблюдението, така и при измерването на разстоянията до най-ранните галактики в Космоса.
Ето защо това ново наблюдение на галактика, формирана около 700 милиона години след Големия взрив, е значително. Докато са установени десетки галактики, които са се образували в тази епоха, астрономите са измервали точни разстояния само за пет от тях. Тази галактика бележи шестата и е най-отдалечената група. Може би дори по-важно от измерването на разстоянието, изследователите определиха, че тази галактика е родила нови звезди с повече от 100 пъти по-голяма скорост от Млечния път днес. Това показва, че ранните галактики може да са били по-агресивни с образуване на звезди, отколкото се смяташе по-рано.
Нова книга, публикувана в природа (предупреждение за платната стена) описва измерването на червеното изместване на галактика, идентифицирана в Космическото събрание близо до инфрачервено дълбоко екстрагалактично изследване на наследството (CANDELS), което използва инфрачервения спектрограф на телескопа Keck в Хавай. Поради това огромно разстояние, космическият телескоп Хъбъл не вижда галактиката в оптичните си ленти, но е ярък източник в инфрачервена връзка, както за Хъбъл, така и за космическия телескоп Шпицер. Redshift, ако си спомняте, е мярка за това колко бързо изглежда дадена галактика се отдалечава от нас, когато Вселената се разширява; колкото по-високо е червеното изместване, толкова по-далече е тази галактика - и следователно колкото по-дълго тя излъчваше светлината, която виждаме. Докато Вселената расте, тя разтяга пропорционално дължината на вълната на светлината. По този начин видимата светлина или дори ултравиолетовото излъчване, често срещани в звездите, се пренасочват в инфрачервената част на спектъра.
В този случай астрономите измериха червеното изместване на галактиката z8_GND_5296 (има запомнящо се име за вас) на 7,51, което означава, че е на около 13 милиарда светлинни години. Те определиха това число чрез измерване на емисиите на Лиман алфа (Ly α) от водороден газ, което е много често и трудно да се измери при толкова големи разстояния. Ly α светлина от водороден газ на нашето място е около 122 нанометра, плътно в ултравиолетовата част на спектъра, но съответната емисия от z8_GND_5296 е около 1034 нанометра, което е инфрачервено. (За да получите червено изместване, разделете по-голямото число на по-малкото и извадете 1. За съжаление, връзката между червеното изместване и разстоянието никъде не е толкова проста.)
Въпреки това, не всяка галактика на сравними разстояния има измерими емисии на Ly α: изглежда, нещо пречи на голяма част от тази светлина да достигне до нас. Водещата идея е неутрален междугалактичен газ, разпръскващ светлината, но има твърде малко наблюдавани галактики, които да потвърдят тази хипотеза. В резултат на това, въпреки че има десетки галактики с червени смени, по-големи от 7 (определени не по спектър, а от видимия цвят на галактиката), червените измествания не могат да бъдат проверени двойно за повечето. Този документ съобщава за 43 ранни галактики, но само една от тази проба има измерими емисии на Ly α.
По-интересното е, че галактика z8_GND_5296 е сравнително богата на „метали“: елементи по-тежки от хелий. Тъй като тези елементи се произвеждат от звезди, а не от Големия взрив, това показва много бърз цикъл на раждане и смърт на звездата дори по времето, когато тази галактика излъчва светлината, която наблюдаваме.
За да подкрепят това твърдение, авторите на настоящото изследване установяват, че z8_GND_5296 и подобна галактика, означена GN 108036, имат изключително високи скорости на формиране на звезди, превръщайки еквивалентната маса от 330 слънца в нови звезди. Това е повече от 100 пъти по-голяма от скоростта на образуване на звезди от Млечния път и е сравнима с някои от най-екстремните галактики, образуващи звезди. По-рано тези галактики се смятаха за редки, така че астрономите може да се наложи да преразгледат своите оценки за това колко бързо са направени нови звезди в ранните галактики.
Независимо от това, ще бъде интересно да видим какви са други ранни галактики, докато наблюденията ни се подобряват. Без това няма да знаем дали z8_GND_5296 е рядкост в екстремното си звездно образувание или ще разберем защо е сравнително ярко в емисиите на Ly α, докато братята и сестрите не са. И може би ще намерим разделението във времето между епохата без галактики и първите формирани галактики.
