Хотя другие основанные на Хаббле наблюдения опознали многих других кандидатов на галактики в ранней вселенной, включая некоторых, которые могут быть еще более отдаленными, эта галактика является самой дальней и самой ранней, чье расстояние может быть окончательно подтверждено с последующими наблюдениями от Keck, который я складываюсь, один из самых больших на земле.Неожиданное открытие молодой галактики из обзора, который не был разработан, чтобы найти такие яркие ранние галактики, предполагает, что младенческая вселенная может питать большее число интенсивных формирующих звезду галактик, чем астрономы верили возможный, говорит первый автор Стив Финкелштейн из Техасского университета (UT) в Остине, Giavalisco и других, пишущих в недавней проблеме Природы.
Это означает теории, и прогнозирующим моделям распределения звездной деятельности формирования галактик, возможно, понадобится пересмотр.«Мы ожидали находить намного более маленькие объекты с этим обзором», говорит Джиэвэлиско.
Таким же образом физика предсказывает, что бросок кирпича через окно должен произвести огромное количество маленьких черепков и очень немногих больших частей, он добавляет, теория предсказывает, что должно быть «много маленько-массовых галактик, но всего несколько больших. И наш обзор не был действительно разработан, чтобы найти эти ранние галактики с таким высоким показателем звездного формирования. Однако на первой попытке мы видим этот очень активный объект. Таким образом, мы не уверены, ли мы действительно, действительно удачливы или если наши прогнозирующие модели немного прочь».
Высокая яркость, приведенная в действие звездной деятельностью формирования, этой новой галактики «, поднимает дразнящий вопрос о том, есть ли у нас теория возникновения галактик, правильного в его фундаментальных идеях», добавляет астроном. «Предсказания о звездном распределении темпа формирования галактик связаны с физикой газового прироста на галактики и последующего газового изгнания от них. Эти механизмы полностью еще не поняты».
Команда, с исследователями из Израиля, Италии, Аризоны, Мэриленда, Калифорнии и Кентукки с Массачусетским университетом Амхерст и UT, использовала две специальных камеры на Хаббле как часть самого большого расследования отдаленной вселенной, когда-либо сделанной с космическим телескопом.Чтобы определить эту отдаленную галактику из числа несметных чисел другого, ближе слабые галактики, которые затеняют глубокие изображения неба, они использовали технику, названную «выбором Lyman-разрыва», развитым Giavalisco и другими в 1990-х. Это эксплуатирует очевидные цвета галактик как сырой индикатор расстояния. «Цвета кодируют много физических процессов на работе в них», указывает он, «такой как, формируют ли они звезды или не и сколько пыли находится в них, потому что пыль затемняет звездный свет и делает их цвета более красными».
«Благодаря выбору Lyman-разрыва мы можем отобрать очень редкие, по-настоящему отдаленные галактики от намного более богатых окрашенных в красный цвет пылью соседних с большой уверенностью, делая исследование отдаленной вселенной возможным», добавляет он.Но метод Lyman-разрыва приводит только к сырым оценкам расстояния, таким образом, астрономы должны точно определить расстояние до предварительно отобранных отдаленных галактик, и следовательно возраст, в котором они наблюдаются, не только, чтобы точно датировать галактику, но также и точно измерить ее массу, яркость и деятельность звездного формирования.
Чтобы измерить расстояние до этой рекордной галактики, Финкелштайну, Giavalisco и коллегам были нужны очень чувствительные спектроскопические телескопы, чтобы обнаружить определенную спектральную особенность, испускаемую водородом, известным как Lyman-альфа-линия эмиссии. Это испускается в очень узком ассортименте ультрафиолетовых длин волны, невидимых для человеческого глаза. «Но если наша галактика будет действительно так отдаленна от нас, то быстрое космическое расширение, которое существовало в его первые годы, будет redshifted из-за расширяющейся вселенной от его очевидной длины волны до инфракрасных длин волны», указывает Giavalisco.Чтобы обнаружить Lyman-альфа-эмиссию такой отдаленной галактики и полностью подтвердить ее характер, команда использовала телескоп 10 метров Keck на Гавайях, очень мощный спектроскопический инструмент. Результаты привели к параметру красного смещения, который является индикатором расстояния, z = 7.51, безусловно самая отдаленная галактика, когда-либо зарегистрированная.
В то время вселенной было только 700 миллионов лет, по сравнению с 13,8 миллиардами лет сегодня. Это было в 8.5 раз меньшим, чем сегодня, в 600 раз более плотным и расширилось в 8.5 раз быстрее.
Альфа-свет Лаймана – также сильное исследование ранней вселенной. Это не может проникнуть через нейтральный водородный газ, который окутывает молодые галактики, потому что атомы газа очень легко поглощают его, говорит Джиэвэлиско. Это может, однако, размножиться свободно через ионизированные газовые пузыри вокруг более старых, более развитых галактик.
Таким образом обнаружение Lyman-альфы от очень ранней галактики предполагает, что ее нейтральный водородный объем мал.«Это – очень важная информация о космической переионизации», указывает астроном. Переионизация – решающая фаза космической эволюции, которая произошла, когда вселенная пошла от того, чтобы быть распределением холодного нейтрального газа без источников света, также известных как Средневековье, к тому, чтобы быть полностью ионизированным.«Мы полагаем, что энергия ионизировать водород прибыла из первых звезд и первых квазаров, которые закончили Средневековье, сняли его холодный туман и сделали космос очевидным для альфа-света Лаймана», говорит Джиэвэлиско.
Таким образом это исследование двигает науку поближе к ответу на давнюю тайну о том, как космическая переионизация продолжается. Если теория Большого взрыва правильна, мы должны видеть перекомбинацию ионизированной плазмы в нейтральный газ или переионизацию."