Ανάλυση δεδομένων από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble καταδεικνύει ότι τα πρώτα άστρα και ο πρώτοι μικροί γαλαξίες στο πρώιμο Σύμπαν σχηματίστηκαν αρκετά νωρίτερα απ’ όσο πιστεύαμε προηγουμένως. Ομάδα αστρονόμων με επικεφαλής την Rachana Bhatawdekar του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος ESA κατέληξε σε αυτό το συμπέρασμα, χάρη στην διεισδυτική ματιά του Hubble, με την βοήθεια του οποίου κατόρθωσε να συλλέξει δεδομένα μέχρι την εποχή που το Σύμπαν ήταν «μόλις» 500 εκατ. ετών. Στην διάρκεια της έρευνας αυτής δεν εντοπίστηκαν ενδείξεις για την ύπαρξη των πρωταρχικών άστρων του Σύμπαντος, που σημαίνει ότι πρέπει να σχηματίστηκαν αρκετά νωρίτερα. Τα αποτελέσματα της σχετικής έρευνας θα δημοσιευθούν στο επιστημονικό περιοδικό Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS).

Τα άστρα αυτά, άστρα του Πληθυσμού ΙΙΙ, όπως είναι γνωστά, αποτελούνται αποκλειστικά από υδρογόνο, ήλιο και λίθιο, δηλαδή από τα μοναδικά στοιχεία που «πρόλαβαν» να συντηχθούν στην διάρκεια της αρχέγονης πυρηνοσύνθεσης, λίγα μόνο λεπτά μετά την Μεγάλη Έκρηξη (οι βαρύτεροι ατομικοί πυρήνες του περιοδικού πίνακα θα σχηματιστούν αργότερα μέσα από τις θερμοπυρηνικές αντιδράσεις σύντηξης που λαμβάνουν χώρα στο εσωτερικό των άστρων). Με την βοήθεια του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble, αλλά και με την συμβολή του διαστημικού τηλεσκοπίου Spitzer της NASA και του τηλεσκοπίου VLT του Ευρωπαϊκού Νότιου Αστεροσκοπείου ESO στην Χιλή, η Bhatawdekar και η ομάδα της συνέλεξαν και ανέλυσαν δεδομένα για το γαλαξιακό σμήνος MACS J0416, για το χρονικό διάστημα που μεσολαβεί από τα 500 εκατ. χρόνια μέχρι το 1 δισ. χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Όπως δήλωσε χαρακτηριστικά η Bhatawdekar, «δεν βρήκαμε αποδείξεις για την ύπαρξη αυτής της πρωταρχικής γενιάς των άστρων του Πληθυσμού ΙΙΙ σε αυτό το κοσμικό χρονικό διάστημα».

Η έρευνα αυτή υλοποιήθηκε στο πλαίσιο του προγράμματος Hubble Frontier Fields, όταν από το 2012 μέχρι το 2017 το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble συνέλεξε δεδομένα για 6 γαλαξιακά σμήνη. Πρόκειται για τις βαθύτερες παρατηρήσεις που υλοποιήθηκαν ποτέ, όχι μόνο για τα ίδια τα γαλαξιακά σμήνη, αλλά και για τους ακόμη πιο μακρινούς γαλαξίες που «κρύβονται» πίσω τους. Παρόλο που η παρατήρηση τόσο μακρινών γαλαξιών υπερβαίνει κατά πολύ τις τεχνικές δυνατότητες του τηλεσκοπίου, μπορεί να υλοποιηθεί χάρη στο φαινόμενο της βαρυτικής εστίασης. Καθώς, δηλαδή, η τεράστια μάζα του κάθε γαλαξιακού σμήνους στρεβλώνει τον χώρο γύρω τους, λειτουργεί σαν ένας γιγάντιος μεγεθυντικός φακός που καμπυλώνει, παραμορφώνει και μεγεθύνει το φως των γαλαξιών που βρίσκονται πίσω του. Συνδυάζοντας δηλαδή την διακριτική ικανότητα του Hubble με τις δυνατότητες που μας προσφέρουν αυτά τα «τηλεσκόπια της φύσης», μπορούμε να δούμε γαλαξίες 10-100 φορές πιο αμυδρούς απ’ όσο είχαμε παρατηρήσει μέχρι τότε.

Στην έρευνά τους αυτή, η Bhatawdekar και η ομάδα της ανακάλυψαν ορισμένους από τους γαλαξίες με την μικρότερη μάζα που έχουν ανακαλυφθεί ποτέ, οι οποίοι είχαν ήδη σχηματιστεί όταν το Σύμπαν είχε ηλικία μικρότερη του ενός δισ. ετών. Σε μια εποχή, δηλαδή, όπου η απουσία αποδεικτικών στοιχείων για την ύπαρξη των άστρων του Πληθυσμού III, αλλά και η ανακάλυψη πολλών γαλαξιών μικρής μάζας, καταδεικνύει ότι αυτοί ακριβώς οι μικροί γαλαξίες είναι και οι επικρατέστεροι υποψήφιοι για τον επαναϊονισμό του Σύμπαντος.

Πηγή: Hubble Makes Surprising Find in the Early Universe (hubblesite.org)

Φωτογραφία: ESA/Hubble, M. Kornmesser, and NASA

Περισσότερες πληροφορίες για την εποχή της αρχέγονης πυρηνοσύνθεσης, καθώς και για την εποχή του επαναϊονισμού στα ακόλουθα άρθρα:

Η αρχέγονη πυρηνοσύνθεση και η κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου - ΙΔΡΥΜΑ ΕΥΓΕΝΙΔΟΥ (eef.edu.gr)

Ο Κοσμικός Μεσαίωνας και η Εποχή του Επαναϊονισμού (eef.edu.gr)

 

π