Itu yang paling jauh, dan karena itu yang paling awal, belum ditemukan. Itu terlihat seperti hanya 700 juta tahun setelah Big Bang.
Terjemahan artis tentang galaksi paling jauh yang baru ditemukan z8_GND_5296. Kredit gambar: V. Tilvi, S.L. Finkelstein, C. Papovich, Tim Pusaka Hubble
University of Texas di Austin astronom Steven Finkelstein telah memimpin tim yang telah menemukan dan mengukur jarak ke galaksi paling jauh yang belum ditemukan. Galaksi terlihat seperti pada waktu hanya 700 juta tahun setelah Big Bang. Sementara pengamatan dengan Teleskop Luar Angkasa Hubble NASA telah mengidentifikasi banyak kandidat lain untuk galaksi di alam semesta awal, termasuk beberapa yang mungkin bahkan lebih jauh, galaksi ini adalah yang terjauh dan paling awal yang jaraknya secara pasti dikonfirmasi dengan pengamatan tindak lanjut dari Keck I teleskop, salah satu dari sepasang teleskop yang membumi di dunia. Hasilnya diterbitkan dalam edisi 24 Oktober jurnal Alam.
Gambar dari survei Hubble Space Telescope CANDELS ini menyoroti galaksi paling jauh di alam semesta dengan jarak yang diukur, dijuluki z8_GND_5296. Warna merah galaksi memperingatkan para astronom bahwa itu kemungkinan sangat jauh dan, dengan demikian, terlihat pada waktu awal setelah Big Bang. Sebuah tim astronom mengukur jarak yang tepat menggunakan teleskop Keck I dengan spektograf MOSFIRE baru. Mereka menemukan bahwa galaksi ini terlihat sekitar 700 juta tahun setelah Big Bang, ketika alam semesta hanya 5% dari usia saat ini yaitu 13,8 miliar tahun. (Kredit gambar: V. Tilvi, Universitas A&M Texas; S.L. Finkelstein, Universitas Texas di Austin; C. Papovich, Universitas A&M Texas; Tim CANDELS dan Teleskop Antariksa Hubble / NASA.)
"Kami ingin mempelajari galaksi yang sangat jauh untuk mempelajari bagaimana galaksi berubah seiring waktu, yang membantu kami memahami bagaimana Bima Sakti terbentuk," kata Finkelstein.
Itulah yang membuat jarak galaksi yang dikonfirmasi ini begitu menarik, karena "kita mendapatkan sekilas kondisi ketika alam semesta hanya sekitar 5 persen dari usia saat ini yaitu 13,8 miliar tahun," kata Casey Papovich dari Universitas A&M Texas, penulis kedua studi tersebut.
Para astronom dapat mempelajari bagaimana galaksi berevolusi karena cahaya bergerak dengan kecepatan tertentu, sekitar 186.000 mil per detik. Jadi ketika kita melihat benda yang jauh, kita melihatnya seperti yang muncul di masa lalu. Semakin jauh para astronom bisa mendorong pengamatan mereka, semakin jauh ke masa lalu yang bisa mereka lihat.
Iblis ada dalam rinciannya, namun, ketika harus membuat kesimpulan tentang evolusi galaksi, Finkelstein menunjukkan. "Sebelum Anda dapat membuat kesimpulan yang kuat tentang bagaimana galaksi berevolusi, Anda harus yakin bahwa Anda sedang melihat galaksi yang tepat."
Ini berarti bahwa para astronom harus menggunakan metode yang paling ketat untuk mengukur jarak ke galaksi-galaksi ini, untuk memahami pada jaman apa jagat raya yang mereka saksikan.
Tim Finkelstein memilih galaksi ini, dan lusinan galaksi lainnya, untuk tindak lanjut dari sekitar 100.000 galaksi yang ditemukan dalam survei Hubble CANDELS (di mana Finkelstein adalah anggota tim). Proyek terbesar dalam sejarah Hubble, CANDELS menggunakan lebih dari satu bulan waktu pengamatan Hubble.
Tim mencari galaksi CANDEL yang mungkin sangat jauh, berdasarkan warna mereka dari gambar Hubble. Metode ini bagus, tapi tidak mudah, kata Finkelstein. Menggunakan warna untuk mengurutkan galaksi itu sulit karena lebih banyak objek di dekatnya dapat menyamar sebagai galaksi jauh.
Jadi untuk mengukur jarak ke galaksi-galaksi alam semesta yang berpotensi awal ini dengan cara yang pasti, para astronom menggunakan spektroskopi - khususnya, berapa banyak panjang gelombang cahaya galaksi telah bergeser ke ujung merah spektrum atas perjalanan mereka dari galaksi ke Bumi, karena ekspansi dari alam semesta. Fenomena ini disebut "pergeseran merah."
Tim menggunakan teleskop Keck Observatory Keck I di Hawaii, salah satu teleskop optik / inframerah terbesar di dunia, untuk mengukur pergeseran merah galaksi CANDELS yang ditunjuk z8_GND_5296 pada 7,51, redshift galaksi tertinggi yang pernah dikonfirmasi. Redshift berarti galaksi ini berasal dari masa hanya 700 juta tahun setelah Big Bang.
Keck I dilengkapi dengan instrumen MOSFIRE baru, yang memungkinkan pengukuran, kata Finkelstein. “Instrumennya bagus. Tidak hanya itu sensitif, itu dapat melihat beberapa objek sekaligus. ”Dia menjelaskan bahwa fitur terakhirlah yang memungkinkan timnya mengamati 43 galaksi CANDEL hanya dalam dua malam di Keck, dan mendapatkan pengamatan berkualitas lebih tinggi daripada yang mungkin terjadi di mana pun. lain.
Para peneliti dapat secara akurat mengukur jarak galaksi dengan mengukur fitur dari unsur hidrogen di mana-mana yang disebut transisi alfa Lyman, yang memancarkan cahaya dalam galaksi jauh. Itu terdeteksi di hampir semua galaksi yang terlihat dari waktu lebih dari satu miliar tahun dari Big Bang, tetapi semakin dekat dari itu, garis emisi hidrogen, untuk beberapa alasan, menjadi semakin sulit untuk dilihat.
Dari 43 galaksi yang diamati dengan MOSFIRE, tim Finkelstein mendeteksi fitur alfa Lyman ini hanya dari satu. "Kami sangat senang melihat galaksi ini," kata Finkelstein. “Dan kemudian pikiran kita selanjutnya adalah,‘ Mengapa kita tidak melihat hal lain? Kami menggunakan instrumen terbaik pada teleskop terbaik dengan sampel galaksi terbaik. Kami memiliki cuaca terbaik - sangat indah. Dan tetap saja, kami hanya melihat garis emisi ini dari satu dari sampel kami dari 43 galaksi yang diamati, ketika kami memperkirakan akan melihat sekitar enam. Apa yang sedang terjadi?"
Para peneliti menduga mereka mungkin memusatkan perhatian pada era ketika alam semesta melakukan transisi dari keadaan buram di mana sebagian besar gas hidrogen antara galaksi netral ke keadaan transparan di mana sebagian besar hidrogen terionisasi (disebut Era Re). -ionisasi). Jadi belum tentu galaksi yang jauh tidak ada di sana. Bisa jadi mereka tersembunyi dari deteksi di balik dinding hidrogen netral, yang menghalangi sinyal alfa Lyman yang dicari tim.
Meskipun para astronom mendeteksi hanya satu galaksi dari sampel CANDELS mereka, itu ternyata luar biasa. Selain jaraknya yang sangat jauh, pengamatan tim menunjukkan bahwa galaksi z8_GND_5296 membentuk bintang dengan sangat cepat - menghasilkan bintang dengan kecepatan 150 kali lebih cepat daripada galaksi Bima Sakti kita sendiri. Pemegang rekor jarak baru ini terletak di bagian yang sama dengan pemegang rekor sebelumnya (pergeseran merah 7.2), yang juga memiliki tingkat pembentukan bintang yang sangat tinggi.
"Jadi kita belajar sesuatu tentang alam semesta yang jauh," kata Finkelstein. "Ada jauh lebih banyak wilayah formasi bintang yang sangat tinggi daripada yang kita duga sebelumnya .... Pasti ada jumlah yang layak jika kita menemukan dua di area yang sama di langit. ”
Selain studi mereka dengan Keck, tim juga mengamati z8_GND_5296 dalam inframerah dengan Teleskop Luar Angkasa Spitzer milik NASA. Spitzer mengukur berapa banyak oksigen terionisasi yang terkandung dalam galaksi, yang membantu menentukan laju pembentukan bintang. Pengamatan Spitzer juga membantu menyingkirkan jenis objek lain yang dapat menyamar sebagai galaksi yang sangat jauh, seperti galaksi yang lebih dekat yang sangat berdebu.
Tim berharap tentang prospek masa depan mereka di bidang ini. University of Texas di Austin adalah mitra pendiri Teleskop Raksasa Magellan (GMT) berdiameter 25 meter, yang akan segera memulai konstruksi di pegunungan Chili. Teleskop ini akan memiliki hampir lima kali kekuatan pengumpul cahaya Keck, dan akan peka terhadap garis emisi yang lebih redup, serta bahkan galaksi yang lebih jauh. Meskipun pengamatan saat ini mulai dijabarkan ketika re-ionisasi terjadi, lebih banyak pekerjaan diperlukan.
"Proses re-ionisasi sepertinya tidak akan terjadi secara mendadak," kata Finkelstein. "Dengan GMT kita akan mendeteksi lebih banyak galaksi, mendorong studi kita tentang alam semesta yang jauh lebih dekat ke Big Bang."
Anggota tim lainnya termasuk Bahram Mobasher dari University of California, Riverside; Mark Dickinson dari Observatorium Astronomi Optik Nasional; Vithal Tilvi dari Texas A&M; dan Keely Finkelstein dan Mimi Song dari UT-Austin.
Melalui Observatorium McDonald / University of Texas, Austin