Denna nya bild av kampanjen Hubble Ultra Deep Field (HUDF) 2012 avslöjar en tidigare osynlig befolkning på sju avlägsna galaxer, som observeras när de dök upp under en period från 350 till 600 miljoner år efter Big Bang. Ellis (Caltech) och UDF-teamet 2012
Astronomer som använder NASA: s Hubble Space Telescope har upptäckt några av de mest avlägsna, svaga och forntida galaxerna som någonsin upptäckts i en ny undersökning. Bilderna tagna med Hubbles Wide Field Camera 3 (WFC 3) ser längre bakåt i tiden än någon tidigare Hubble-observation och ger information om förhållandena i det tidiga universum.
"Detta är som en vetenskaplig version av historien om Genesis," sade astronomen Avi Loeb från Harvard University.
De sju avlägsna galaxerna representerar en tidigare osynlig befolkning av galaxer som bildades för mer än 13 miljarder år sedan, då universum var mindre än 3 procent av sin nuvarande ålder. I dessa djupaste bilder hittills från Hubble kunde astronomer ta ett prov på mängden galaxer vid den tiden. Resultaten visar en jämn minskning av antalet galaxer med ökande återgångstid till cirka 450 miljoner år efter Big Bang.
Uppgifterna ger den första tillförlitliga folkräkningen för denna okartade period av kosmisk historia, enligt forskarna. När astronomer tittar ännu djupare in i universumet verkar galaxantal släppa av utan problem och leda till dem att tro att den ”kosmiska gryningen” var gradvis, inte en dramatisk händelse.
"Observationer av mikrovågsugglödet från Big Bang berättar för oss att återjonisering skedde för mer än cirka 13 miljarder år sedan," sade Brant Robertson från University of Arizona i Tucson, en medlem av undersökningsteamet. ”Våra data bekräftar att återjonisering var en utdragen process som inträffade under flera hundra miljoner år med galaxer som långsamt byggde upp sina stjärnor och kemiska element. Det fanns inte ett enda dramatiskt ögonblick då galaxer bildades; det var en gradvis process. ”
Dessa galaxer hittades som en del av en ambitiös Hubble-undersökning av en intensivt studerad himmelplatta, känd som Ultra Deep Field (UDF), som ursprungligen togs 2003-2004 med fokus på ett litet område på himlen i stjärnbilden Fornax . I den nya kampanjen 2012, kallad UDF 2012, använde ett team av astronomer under ledning av Richard Ellis från California Institute of Technology WFC3 för att kika djupare i rymden i nära infrarött ljus än någon tidigare Hubble-observation. Observationerna gjordes under en period av sex veckor under augusti och september 2012, och de första vetenskapliga resultaten visas nu i en serie vetenskapliga artiklar. UDF-teamet släpper offentligt dessa unika data efter att ha förberett dem för att andra forskningsgrupper ska användas.
"Hubble uppnår bara bra vetenskap," sade John Grunsfeld, före detta astronaut och NASA: s associerade administratör för vetenskap, och talade vid en briefing om den nya undersökningen. ”Det här är en ursprungshistoria, där vi kommer tillbaka till början, tillbaka till de första stjärnorna som dök upp i universum. Detta bekräftar att när vi får James Webb rymdteleskop online kommer det att ha mycket att titta på och mycket att göra. ”
James Webb rymdteleskopet planeras lanseras 2018.
Astronomer upptäckte sju galaxer under perioden 400-600 miljoner år efter Big Bang. Alla extremt avlägsna, de sträckte sig i avstånd med rödförskjutningar från 8,6 till nästan 12.
Astronomer studerar det avlägsna universum i nära-infrarött ljus eftersom utbyggnaden av rymden sträcker ultraviolett och synligt ljus från galaxer till infraröda våglängder, ett fenomen som kallas "redshift." Ju mer avlägsen en galax, desto högre är dess rödrift.
Noterbart kan en av galaxerna vara en distansrekordbrytare, observerad 380 miljoner år efter vårt universums födelse i Big Bang, vilket motsvarar en rödförskjutning på 11,9. Detta är galaxen UDFj-39546284, som tidigare upptäcktes och ursprungligen föreslogs som det mest avlägsna objektet som Hubble hittat för nästan två år sedan. Senare observationer satte den på en röd förskjutning av 10,3, men de nyligen förfinade observationerna satte den ännu mer avlägsen.
En tidslinje för universum och våra observationer av det. Kredit: University of Arizona.
Forskare tror att universum började med Big Bang för cirka 13,7 miljarder år sedan. Väte bildades cirka 400 000 år senare men utan stjärnor var rymdtiden mörk. Cirka 200 miljoner år senare kollapsade väte moln och bildade de första stjärnorna och galaxerna; vad astronomer kallar "kosmisk gryning." Ljus från dessa nya stjärnor började bryta ner väte till protoner och elektroner under en tidsperiod som kallas kosmisk reionisering. I det nuvarande universum ser forskare galaxer växa i massa och storlek med syntesen av element, vilket leder till bildandet av komplexa molekyler inklusive komponenterna för att skapa liv. Vårt sol- och solsystem bildades för drygt 4 miljarder år sedan.
”Teamet pressade Hubble till dess gränser. Detta är förmodligen den längsta baksidan som Hubble kan se ut, enligt studieledaren Richard Ellis. "Vi driver Hubble långt utöver vad den var utformad för att göra."
Läs mer om resultaten och HUDF-kampanjen 2012 på HubbleSite.
Läs teamets uppsats: The Abundance of Star-Forming Galaxies in the Redshift Range 8.5 till 12: Nya resultat från 2012 Hubble Ultra Deep Field Campaign
Ytterligare källor: CalTech ESA Hubble
