Anksčiau dar labiau raudona • Aleksejus Levinas • Mokslo naujienos apie "Elementus" • Astronomija

Anksčiau, toliau, raudonas

"Galaxy IOK-1" (raudona vieta geltonų kvadratų centre), iki šiol – nuo mūsų 12,88 mlrd. Šviesmečių. Vaizdas iš www.subarutelescope.org

Amerikos ir japonų astronomai pranešė apie keleto galaktikų atradimą, kurie buvo suformuoti, kol mūsų Visata gavo galimybę švęsti savo 750 mln. Metų sukaktį (žinoma, jei kas nors ją švęs). Pagrindinė abiejų mokslinių tyrimų grupių išvada gali būti suformuluota pažodžiui keliais žodžiais: viena vertus, tokių galaktikų neabejotinai egzistavo, o iš kitos – stebėjimo srityse jie pasirodė esąs pastebimai mažesni, nei galima tikėtis. Šie rezultatai dabar aptariami.

Pradėkime nuo kai kurių techninių detalių. Astronomai turi visiškai tikslų metodą, kaip išmatuoti labai nutolusius objektus, skleidžiančius elektromagnetinę spinduliuotę. Visatos plėtimas padidina bet kokių elektromagnetinių bangų ilgius (ir, atitinkamai, jų dažnius) – nuo radijo impulsų iki gama spindulių. Šio reiškinio priežastis jau seniai žinoma – senas geras Doplerio efektas. Visų gerai žinomų linijų (pvz., Jonizuoto vandenilio spinduliuotės) nustatymas tolimosios galaktikos spektro ar, tarkime,Quasar ir lyginant jį su etaloninėmis spektromis, galite naudoti gana paprastas formules nustatyti radialinį šio objekto greitį, palyginti su žeme. Šis greitis beveik tiksliai sutampa su greičiu didinti atstumą tarp jo ir mūsų galaktikos dėl visatos plitimo. Aš neabejoju, kad skaitytojai žino šio poveikio pavadinimą – kosmologinį raudoną poslinkį.

Ką apie amžių? Čia astronomams padeda garsusis Hablo įstatymas, kuriame nustatomas ryšys tarp abiejų galaktikų atstumo (kalbėsime apie juos dėl apibrėžtumo) ir jų skirtumų greitį. Tai atrodo labai paprasta: greitis yra lygus atstumui tarp galaktikų, padaugintas iš tam tikros vertės, vadinamo Hablo parametru. Šis parametras nėra pastovus (todėl senas pavadinimas "Hablo konstanta" yra netikslus), bet jo pasikeitimo nuo ankstyvosios visatos iki šios dienos pobūdis yra gerai žinomas.

10 labiausiai nutolusių galaktikų, kurių matuojamas raudonasis poslinkis patvirtintas spektrografijos rezultatais (nuo 2006 m. Rugsėjo 14 d.). Lentelė iš www.subarutelescope.org

Naudodami Hablo įstatymą ir spektrinės analizės duomenis, mokslininkai apskaičiuoja atstumą tarp Žemės ir tolimų elektromagnetinės spinduliuotės šaltinių.Lyginant šiuos rezultatus su visuotinai pripažintu teoriniu erdvės plėtimo modeliu, mes galime tiksliai nustatyti, kada išmestos fotonai, pasiekę Žemę. Tai yra įprasta, kad pradinis taškas yra didžiojo sprogimo, kuris prieš 13,7 milijardus metų sukūrė pasaulį, kuriame turime laimę (arba nelaimę, tai kažkaip skaitytojai malonu) gyventi. Verta paminėti, kad pagal naujausius "Mega" visatos modelius tokių pasaulių kiekį išreiškiamas dešimtukas, kurio negalima pasiekti vaizduotei.500tačiau tai visiškai kita istorija.

Baltu rėmu yra galaktika su raudona pamaina 7,4, nustatyta HUDF dangaus tyrime. Toks yra 700 milijonų metų po Didžiojo sprogimo. Galaktika aiškiai matoma infraraudonoje spinduliuje (dešinėje), bet nematoma optiniame (kairėje) Raidės V, i, z, J, H atitinka skirtingus taikomus filtrus. Vaizdas iš firstgalaxies.ucolick.org

Grįžkime prie kosmologinio raudonojo poslinkio. Tai yra įprasta išreikšti per parametrą zkuris turi labai paprastą reikšmę. Bangos ilgis, padidintas dėl raudonojo poslinkio, skiriasi nuo pamatinio ilgio (arba, lygiaverčiai, nuo spinduliuotės, kuri į ją buvo išmeta į Žemę, bangos ilgio) 1 + z kartusTaigi, jei z = 2, tada raudonas poslinkis padidina pradinį bangos ilgį 3 kartus ir z = 5 šis ilgis padidėja 6 kartus. Prieš ketvirtį amžių astronomai praktiškai nematė objektų z > 1, tačiau šiomis dienomis registruotos šio parametro vertės viršijo 6,5. Be to, jau buvo pranešimų apie objektų stebėjimą su z maždaug 10 (tai atitinka jų atsiradimą 500 milijonų metų po Didžiojo sprogimo), tačiau šie skaičiavimai buvo gauti tik fotometriniu metodu ir nėra pagrįsti daug labiau patikimais spektrų matavimais.

Vaizdai iš keturių galaktikų, reikalaujančių 7-8 raudonojo poslinkio (tai yra, mes matome juos 750 milijonų metų po Didžiojo sprogimo), imami 591 nm, 776 nm, 944 nm, 1119 nm ir 1604 nm bangų ilgio. Visi jie aiškiai matomi esant didesniam kaip 1000 nm bangos ilgiui (arčiau raudonos spektro dalies), o iš viso nematyti ilgio, mažesnio nei 800 nm (arčiau matomos mėlynos spektro dalies). Šis "gedimas" būdingas galaktikoms su aktyvia žvaigždės formavimu su dideliu raudonu poslinkiu ir yra dėl to, kad šviesa sugeria didelį neutralaus vandenilio kiekį, būdingą šiai erai. Astronomai naudoja šį "panardinimą" galaktikų aptikimui dideliais raudonaisiais poslinkiais.Vaizdai iš Hablo peržiūros HUDF ir "Spitzer GOODS". Iš svetainės firstgalaxies.ucolick.org

Dabar mes kreipiamės į naujus leidinius, kurie pasirodė rugsėjo 14 d. Žurnale Gamta. Japonijos nacionalinės observatorijos darbuotojai pranešė, kad jie pirmieji stebėjo galaktiką beveik 7 (tiksliau, z = 6,96). Ji buvo parinkta iš 41 533 galaktikų, įtrauktų į "Subaru Deep Field" apžvalgą, ir buvo pavadinta IOK-1. Subaru 8,2 m ilgio teleskopo, esančio ant išnykusio Havajų Mauna Kea vulkano, spinduliuotės šviesos kvantos, užregistruotos FOCAS ("Faint Object Camera" ir "Spectrograph") fotoaparato spektrografas, buvo išmetami vandenilio jonais, kai mūsų visatos amžius buvo 750 milijonų metų. Masanori Iye ir jo kolegos priėjo prie išvados, kad jaunoji galaktika tuo metu sparčiai augo ir sukūrė naujas žvaigždes, kurių greitis yra dešimt saulės masių per metus.

28 spindulių galaktika su raudonu poslinkiu 6 (900 milijonų metų po Didžiojo sprogimo) iš HUDF apklausos. Vaizdas iš firstgalaxies.ucolick.org

Jei galaktikų tankis su z = 7 buvo apie tą patį kaip ir tada, kai z = 6 (tai yra 900 milijonų metų po Didžiojo sprogimo), dangaus dalis, kurią nuskenuoja Japonijos astronomai, turėjo būti atrasta ne viena galaktika, o keli, nuo trijų iki šešių.Jie tiki, kad šios galaktikos, greičiausiai, yra (arba, tiksliau, egzistavo praėjus 750 metams po Didžiojo sprogimo), lieka nematomos dėl to, kad šviesa absorbuojama neutraliu vandeniliu.

Dangus, kurį apima "Hubble Ultra Deep Field" (HUDF). Vaizdas iš en.wikipedia.org

Tačiau Amerikos astronomijos komanda pateikė kitokį aiškinimą. Kalifornijos universiteto Santa Krūzas Richardas Bowensas (Rychard Bouwens) ir Garthas Illingworthas (Garth Illingworth) analizavo Hablo kosminio teleskopo (ACS) fotoaparato ("Advanced Camera for Surveys") surinktų pernelyg didelių galaktikų stebėjimo duomenis ir radiacinį imtuvą artimiausio infraraudonojo spindulio diapazone, taip pat NICMOS daug spektrometru (artimiausio infraraudonojo vaizdo kamera ir daugiafunkcinis spektrometras) – nuo 2003 m. rugsėjo 3 iki 2004 m. sausio 16 d. (vadinamoji Hubble Ultra Deep Field apžvalga, HUDF). Jų kompiuterinė programa atskleidė vieną galaktiką, atsiradusią ne vėliau kaip po 700 milijonų metų po Didžiojo sprogimo (z 7-8 diapazone). Tačiau jo amžiaus įvertinimas nėra toks tikslus kaip ir japonų rezultatai, nes jie nėra pagrįsti spektroskopiniais matavimais, bet apskritai, greičiausiai, sąžiningi.

Amerikos mokslininkai, kaip ir jų kolegos iš Japonijos, tikisi rasti daug daugiau galaktikų.Tačiau jie skirtingai aiškina pastebėtą trūkumą. Pasak jų, po 700 milijonų metų po Didžiojo sprogimo daugelis galaktikų vis dar egzistavo palyginti mažų žvaigždžių grupių forma, dėl kurios net ir Habble išsiskyrė per mažai šviesos. Per kitus du šimtus milijonų metų šioms galaktikoms pavyko surinkti naujas žvaigždes, tapo daug ryškesni, todėl tapo labiau pastebima antžeminėms įrangoms. Bowens ir Illingworth mano, kad tai yra atvejis, o ne vandenilio atranka šviesos, kaip tiki japonai. Tačiau gali būti, kad iš tikrųjų čia veikia ir abu veiksniai. Apskritai bus parodyta ateitis.

Šaltiniai:
1) Masanori Iye al. Galaktika raudonajame poslinkyje z = 6,96 / / Gamta. V. 443. P. 186-188. 2006 m. Rugsėjo 14 d.
2) Rychard J. Bowens, Garth D. Illingworth. Spalvingiausių galaktikų evoliucija per pirmuosius 900 mln. Metų // Gamta. V. 443. P. 189-192. 2006 m. Rugsėjo 14 d.

Taip pat žiūrėkite:
1) Kosminė archeologija atranda Visatos tamsius laikus // Japonijos nacionalinės observatorijos spaudos pranešimas, 2006.09.13.
2) astronomai atsekti pirmųjų galaktikų evoliuciją visatoje // Kalifornijos universiteto Santa Cruz pranešimas, 2006.09.13.
3) Pirmosios galaktikos // Richard Bowens ir Garth Illingworth svetainė.

Aleksejus Levinas


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: