Astronomer som vill identifiera när universumets reionozation ägde rum har hittat några av de tidigaste galaxerna cirka 800 miljoner år efter Big Bang. Åldern på en galax bekräftades med en karakteristisk neutral vätesignatur 787 miljoner år efter Big Bang. Upptäckten är den första åldersbekräftelsen av en så kallad bortfallsgalax vid den avlägsna tiden och styrpunkter när återjoniseringsepoken troligen började.
Reioniseringsperioden är ungefär den längsta tillbaka i tiden som astronomer kan observera. Big Bang, för 13,7 miljarder år sedan, skapade ett hett, skumt universum. Cirka 400 000 år senare kyldes temperaturen, elektroner och protoner sammanfogades för att bilda neutralt väte, och skurket rensades. En tid innan 1 miljard år efter Big Bang började neutralt väte bilda stjärnor i de första galaxerna, som utstrålade energi och ändrade väte tillbaka till att joniseras. Även om inte den tjocka plasmasoppan från den tidigare perioden strax efter Big Bang, startade denna stjärnbildning reoniseringsepoken.
Astronomer vet att denna epok slutade ungefär 1 miljard år efter Big Bang, men när den började har undgått dem.
Vi letar efter "bortfallande" galaxer, ”säger Masami Ouchi, som ledde ett amerikanskt och japanskt team av astronomer som tittade tillbaka på återioniseringsepoken. ”Vi använder gradvis rödare filter som avslöjar ökande våglängder för ljus och tittar på vilka galaxer som försvinner från eller” bortfall ”av bilder som gjorts med hjälp av dessa filter. Äldre, mer avlägsna galaxer "bortfall" av gradvis rödare filter och de specifika våglängderna kan berätta galaxernas avstånd och ålder. Det som gör denna studie annorlunda är att vi undersökte ett område som är över 100 gånger större än tidigare och som ett resultat hade ett större urval av tidiga galaxer (22) än tidigare undersökningar. Dessutom kunde vi bekräfta en galaxens ålder, fortsatte han. "Eftersom alla galaxer hittades med samma bortfallsteknik är de troligtvis samma ålder."
Ouchis team kunde genomföra en så stor undersökning eftersom de använde ett skräddarsytt, superrött filter och andra unika tekniska framsteg inom röd känslighet på bredfältskameran i det 8,3 meter stora Subaru-teleskopet. De gjorde sina observationer från 2006 till 2009 i Subaru Deep Field och Great Observatories Origins Deep Survey North. De jämförde sedan sina observationer med data som samlats in i andra studier.
Astronomer har undrat om universum genomgick reionisering omedelbart eller gradvis över tiden, men ännu viktigare är att de har försökt att isolera när universum började återjonisering. Mätningar av galaktens densitet och ljusstyrka är nyckeln till att beräkna stjärnbildningsgraden, som berättar mycket om vad som hände när. Astronomerna tittade på stjärnbildningsgraden och den hastighet med vilken väte joniserades.
Med hjälp av data från sin studie och andra bestämde de sig att stjärnbildningsgraden var dramatiskt lägre från 800 miljoner år till ungefär en miljard år efter Big Bang, därefter. Följaktligen beräknade de att joniseringshastigheten skulle vara mycket långsam under denna tidiga tid på grund av denna låga stjärnbildningshastighet.
”Vi blev verkligen förvånade över att joniseringsgraden verkar så låg, vilket skulle utgöra en motsägelse med påståendet från NASA: s WMAP-satellit. Den drog slutsatsen att återjonisering började senast 600 miljoner år efter Big Bang, ”kommenterade Ouchi. ”Vi tror att denna gåta kan förklaras av effektivare joniserande fotonproduktionshastigheter i tidiga galaxer. Bildningen av massiva stjärnor kan ha varit mycket kraftigare än i dagens galaxer. Färre, massiva stjärnor producerar mer joniserande fotoner än många mindre stjärnor, ”förklarade han.
Forskningen kommer att publiceras i en decemberutgåva av Astrophysical Journal.
Källa: EurekAlert
