[/rubrik]
Astronomer som letar efter när universums återjonisering ägde rum har hittat några av de tidigaste galaxerna cirka 800 miljoner år efter Big Bang. 22 tidiga galaxer hittades med en metod som letar efter långt borta rödskiftande källor som försvinner eller 'faller ut' vid en specifik våglängd. En galaxs ålder bekräftades av en karakteristisk neutral vätesignatur vid 787 miljoner år efter Big Bang. Fyndet är den första åldersbekräftelsen av en så kallad avhoppsgalax vid den avlägsna tiden och pekar ut när återjoniseringsepoken troligen började.
Återjoniseringsperioden är ungefär den längsta bakåt i tiden som astronomer kan observera. Big Bang, för 13,7 miljarder år sedan, skapade ett hett, grumligt universum. Cirka 400 000 år senare svalnade temperaturerna, elektroner och protoner förenades för att bilda neutralt väte, och mörkret klarnade. En tid före 1 miljard år efter Big Bang började neutralt väte bilda stjärnor i de första galaxerna, som utstrålade energi och ändrade vätet tillbaka till att bli joniserat. Även om det inte var den tjocka plasmasoppan från den tidigare perioden strax efter Big Bang, startade denna stjärnbildning återjoniseringsepoken.
Astronomer vet att den här eran slutade cirka 1 miljard år efter Big Bang, men när den började har de undgått dem.
Vi letar efter 'bortfallsgalaxer', säger Masami Ouchi, som ledde ett amerikanskt och japanskt team av astronomer som tittar tillbaka på återjoniseringsepoken. 'Vi använder progressivt rödare filter som avslöjar ökande ljusvåglängder och ser vilka galaxer som försvinner från eller 'bortfaller' av bilder gjorda med dessa filter. Äldre, mer avlägsna galaxer 'bortfaller' av progressivt rödare filter och de specifika våglängderna kan berätta för oss 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 galaxs ålder”, fortsatte han. 'Eftersom alla galaxer hittades med samma bortfallsteknik, är de sannolikt i samma ålder.'
Ouchis team kunde genomföra en så stor undersökning eftersom de använde ett skräddarsytt superrött filter och andra unika tekniska framsteg inom rödkänslighet på bredfältskameran på 8,3-meters Subaru-teleskopet. De gjorde sina observationer från 2006 till 2009 i Subaru Deep Field och Great Observatories Origins Deep Survey North-fält. De jämförde sedan sina observationer med data som samlats in i andra studier.
Astronomer har undrat om universum genomgick återjonisering omedelbart eller gradvis över tiden, men ännu viktigare, de har försökt isolera när universum började återjoniseras. Galaxdensitets- och ljusstyrkemätningar är nyckeln till att beräkna stjärnbildningshastigheter, vilket berättar mycket om vad som hände när. Astronomerna tittade på stjärnbildningshastigheter och hastigheten med vilken väte joniserades.
Med hjälp av data från deras studie och andra fastställde de att stjärnbildningshastigheterna var dramatiskt lägre från 800 miljoner år till ungefär en miljard år efter Big Bang, sedan 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 joniseringshastigheten verkar så låg, vilket skulle utgöra en motsägelse med påståendet från NASA:s WMAP-satellit. Den drog slutsatsen att återjoniseringen startade senast 600 miljoner år efter Big Bang,” anmärkte Ouchi. 'Vi tror att denna gåta kan förklaras av mer effektiva joniserande fotonproduktionshastigheter i tidiga galaxer. Bildandet av massiva stjärnor kan ha varit mycket kraftigare då än i dagens galaxer. Färre, massiva stjärnor producerar fler joniserande fotoner än många mindre stjärnor”, förklarade han.
Forskningen kommer att publiceras i ett decembernummer av Astrophysical Journal.
Källa: EurekAlert