Med hjälp av Hubble Space Telescope och Very Large Telescope (VLT) har astronomer tittat tillbaka för att hitta den mest avlägsna galaxen hittills. "Vi observerar en galax som fanns väsentligen när universum bara var cirka 600 miljoner år gammalt, och vi tittar på denna galax - och universum - för 13,1 miljarder år sedan," sade Dr. Matt Lehnert från Observatoire de Paris, som är huvudförfattare till ett nytt papper i Nature. ”Förhållandena var ganska annorlunda då. Den grundläggande bilden där denna upptäckt är inbäddad är att det här är den epok där universum gick från i stort sett neutralt till i princip joniserat. ”
Lehnert och ett internationellt team använde VLT för att göra uppföljningsobservationer av galaxen - kallad UDFy-38135539 - som Hubble-observationer 2009 avslöjade. Astronomerna analyserade galaxens mycket svaga glöd för att mäta dess avstånd - och ålder. Detta är de första bekräftade iakttagelserna av en galax vars ljus kommer ut från universums reionisering.
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 galaxbildning reioniseringsepoken, och rensade den ogenomskinliga vätendimman som fyllde kosmos vid denna tidiga tid.
"Hela universumets historia kommer från reoniseringen," sade Lehnert under en informationspressmöte. ”Den mörka materien som genomsyrar universum började dra gasen med och bildade de första galaxerna. När galaxerna började bildas, återjoniserade det universum. ”
UDFy-38135539 är ungefär 100 miljoner ljusår längre än det tidigare mest avlägsna objektet, en gammastrålning.
Att studera dessa första galaxer är oerhört svårt, sade Lehnert, eftersom det svaga ljuset mestadels faller i den infraröda delen av spektrumet eftersom dess våglängd har sträckts av universums expansion - en effekt känd som rödförskjutning. Under tiden på mindre än en miljard år efter Big Bang absorberade vätgasdimman som genomgick universum det hårda ultravioletta ljuset från unga galaxer.
Den nya Wide Field Camera 3 på NASA / ESA Hubble Space Telescope upptäckte flera kandidatobjekt under 2009, och med 16 timmars observationer med hjälp av VLT kunde teamet användas för att upptäcka den mycket svaga glöd från väte vid en röd förskjutning av 8,6.
Teamet använde SINFONI infrarött spektroskopiskt instrument på VLT och en mycket lång exponeringstid.
"Att mäta rödskiftet i den mest avlägsna galaxen hittills är väldigt spännande i sig", sa medförfattaren Nicole Nesvadba (Institut d’Astrophysique Spatiale), ”men de astrofysiska konsekvenserna av denna upptäckt är ännu viktigare. Det är första gången vi med säkerhet vet att vi tittar på en av galaxerna som rensade dimman som hade fyllt det mycket tidiga universum. ”
En av de överraskande sakerna med denna upptäckt är att glödet från UDFy-38135539 inte verkar vara tillräckligt starkt för att rensa vät dimma. "Det måste finnas andra galaxer, förmodligen svagare och mindre massiva följeslagare till UDFy-38135539," sa medförfattaren Mark Swinbank från Durham University, "vilket också hjälpte till att göra rymden runt galaxen transparent. Utan denna extra hjälp skulle ljuset från galaxen, oavsett hur lysande, hade fångats i den omgivande vätendimman och vi skulle inte ha kunnat upptäcka det. ”
Källor: ESO, press briefing
