Kreditna slika: ESO
Iako je svemir trenutno bež boja, nekada je bio više plave boje, smatraju astronomi iz Europskog južnog opservatorija. Astronomi su izračunali udaljenost i boju do 300 galaksija koje su sadržane u istraživanju Hubble Deep Sky, koje su duboko pogledale regiju neba u južnom zviježđu Tuscanae.
Međunarodni tim astronoma [1] utvrdio je boju Svemira kad je bio vrlo mlad. Dok je Svemir sada nekako bež, u dalekoj prošlosti bio je mnogo plaviji, u vrijeme kad je imao samo 2.500 milijuna godina.
To je rezultat opsežne i temeljite analize više od 300 galaksija viđenih unutar malog područja južnog neba, takozvanog Hubble Deep Field Juga. Glavni cilj ove napredne studije bio je razumjeti kako se zvjezdani sadržaj Svemira sastavlja i mijenja s vremenom.
Nizozemski astronom Marijn Franx, član tima iz Leiden opservatorija (Nizozemska), objašnjava: „Plavu boju ranog Svemira uzrokuje pretežno plava svjetlost mladih zvijezda u galaksijama. Crveniju boju Space Magazina uzrokuje relativno veći broj starijih, crvenijih zvijezda. "
Vođa tima, Gregory Rudnick iz astrofizike Max-Planck (Garching, Njemačka) dodaje: "Budući da je ukupna količina svjetla u Svemiru u prošlosti bila približno ista kao danas, i mlada plava zvijezda emitira mnogo više svjetlost od stare crvene zvijezde, u mladom Svemiru mora da je bilo znatno manje zvijezda nego sada. Naša nova otkrića upućuju na to da je većina zvijezda u Svemiru formirana razmjerno kasno, ne tako davno prije nego što se naše Sunce rodilo, u trenutku kad je Svemir bio star oko 7.000 milijuna godina. "
Ovi novi rezultati temelje se na jedinstvenim podacima prikupljenim tijekom više od 100 sati promatranja s multi-modalnim instrumentom ISAAC na ESO-ovom vrlo velikom teleskopu (VLT), u sklopu velikog istraživačkog projekta, Slaba infracrvena ekstragalaktička anketa (FIRES). Udaljenosti do galaksija procijenjene su iz njihove svjetline u različitim optičkim blizinama valnih duljina blizu infracrvenog opsega.
Promatranje ranog Svemira
Sada je dobro poznato da je Sunce nastalo prije nekih 4,5 milijardi godina. Ali kad je nastala većina drugih zvijezda u našem kućnom Galaxyju? A što je sa zvijezdama u drugim galaksijama? Ovo su neka od ključnih pitanja današnje astronomije, ali na njih se može odgovoriti samo opažanjem s najvećim svjetskim teleskopima.
Jedan od načina za rješavanje ovih problema je promatranje vrlo mladog svemira izravno - gledanjem unatrag. Za to astronomi koriste činjenicu da svjetlost koju emitiraju vrlo udaljene galaksije putuje mnogo vremena prije nego što nas dosegne. Stoga, kada astronomi gledaju takve udaljene objekte, vide ih onakve kakve su se pojavili davno.
Te su udaljene galaksije izuzetno slabe, pa su ta promatranja tehnički teška. Druga je složenost da se, zbog širenja Svemira, svjetlost iz tih galaksija preusmjerava prema većim valnim duljinama [2], izvan opsega optičke valne duljine i u infracrveno područje.
Da bi detaljno proučili te rane galaksije, astronomi moraju stoga upotrijebiti najveće zemaljske teleskope prikupljajući njihovu slabu svjetlost tijekom vrlo dugih izlaganja. Pored toga moraju se upotrijebiti infracrveni detektori.
Teleskopi kao divovske oči
"Hubble duboko polje jug (HDF-S)" je vrlo mali dio neba u južnom zviježđu Tucanae ("Toucan"). Odabran je za vrlo detaljne studije s Hubble svemirskim teleskopom (HST) i drugim snažnim teleskopima. Optičke slike ovog polja dobivene od HST-a predstavljaju ukupno vrijeme izloženosti od 140 sati. Mnogi zemaljski teleskopi također su dobili slike i spektra objekata na ovom nebeskom području, posebice ESO teleskopi u Čileu.
Područje neba veličine 2,5 x 2,5 luka2 u smjeru HDF-S uočeno je u okviru temeljite studije (Slaba infracrvena ekstragalaktička anketa; FIRES, vidi ESO PR 23/02). Malo je veće od polja pokrivenog WFPC2 kamerom na HST-u, ali ipak 100 puta manje od područja koje je podvrgao pun mjesec.
Kad god je ovo polje bilo vidljivo iz Esonalnog opservatorija ESO i atmosferski uvjeti su bili optimalni, astronomi ESO-a usmjerili su 8,2-metarski VLT ANTU teleskop u ovom smjeru, slikajući blizu infracrvene slike s multi-modu ISAAC instrumenta. Sve u svemu, polje je promatrano više od 100 sati, a rezultirajuće slike (vidi ESO PR 23/02) su najdublji prizemni prikazi u skoro infracrvenim Js- i H-rasponima. Slika K-opsega najdublja je ikad dobijena od bilo kojeg nebeskog polja u ovom spektralnom pojasu, bilo sa zemlje ili iz svemira.
Ovi jedinstveni podaci pružaju izvanredan pogled i sada su omogućili neviđena ispitivanja galaksijske populacije u mladom Svemiru. Doista, zbog izvanrednih uvjeta gledanja u Paranalu, podaci dobiveni VLT-om imaju izvrsnu oštrinu slike ("viđenje" od 0,48 arcsec) i mogu se kombinirati s HST optičkim podacima bez gotovo nikakvog gubitka kvalitete.
Plava boja
Astronomi su na ovim slikama mogli nedvosmisleno otkriti oko 300 galaksija. Za svaki od njih izmjerili su udaljenost određivanjem crvenog pomaka [2]. To je učinjeno novo poboljšanom metodom koja se temelji na usporedbi svjetline svakog objekta u svim pojedinačnim spektralnim pojasevima s skupom obližnjih galaksija.
Na taj su način pronađene galaksije u polju s crvenim pomacima od z = 3,2, što odgovara udaljenosti od oko 11 500 milijuna svjetlosnih godina. Drugim riječima, astronomi su ugledali svjetlost tih vrlo udaljenih galaksija kakve su bile i kad je Svemir bio star tek oko 2,2 milijarde godina.
Sljedeći su astronomi odredili količinu svjetlosti koju emitira svaka galaksija na takav način da su efekti crvenog pomaka "uklonjeni". Odnosno, izmjerili su količinu svjetlosti pri različitim valnim duljinama (bojama) kao što bi to zabilježio promatrač u blizini te galaksije. To se, naravno, odnosi samo na svjetlost zvijezda koje nisu jako zaklonjene prašinom.
Zbirući svjetlost koju su ispuštale različite valne duljine svih galaksija u određenoj kozmičkoj epohi, astronomi su tada mogli odrediti i prosječnu boju Svemira („kozmičku boju“) u toj epohi. Štoviše, mogli su izmjeriti kako se ta boja promijenila, kako je Svemir ostario.
Zaključuju kako je kozmička boja s vremenom sve crvena. Osobito je bilo puno plavije u prošlosti; sada, u dobi od gotovo 14.000 milijuna godina, Svemir ima neku vrstu bež boje.
Kada su se formirale zvijezde?
Promjena kozmičke boje s vremenom možda je i sama po sebi zanimljiva, ali je i ključno sredstvo za određivanje kako su se zvijezde brzo sastavile u Svemiru.
Doista, iako formiranje zvijezda u pojedinim galaksijama može imati kompliciranu povijest, ponekad se ubrzavajući u prave „zvijezde-eksplozije“, nova zapažanja - sada utemeljena na mnogim galaksijama - pokazuju da je „prosječna povijest“ formiranja zvijezda u Svemiru puno jednostavnije. To je vidljivo iz promatrane, glatke promjene kozmičke boje kako je Svemir ostario.
Pomoću kozmičke boje astronomi su također mogli utvrditi kako se prosječna starost relativno negledanih zvijezda u Svemiru mijenja s vremenom. Budući da je Svemir u prošlosti bio mnogo plaviji nego sada, zaključili su da Svemir sada ne proizvodi toliko plavih (velike mase, kratkotrajne) zvijezde kao ranije, dok je istovremeno crvena (niska masa , dugovječne) zvijezde iz ranijih generacija formiranja zvijezda i dalje su prisutne. Plave, masivne zvijezde umiru brže od crvenih, zvijezda niske mase, i stoga kako starost skupine zvijezda raste, plave kratkotrajne zvijezde umiru i prosječna boja skupine postaje sve crvena. Tako je izgledao i Univerzum u cjelini.
Ovo ponašanje podsjeća na trend starenja u modernim zapadnim zemljama u kojima se rađa manje beba nego u prošlosti i ljudi žive dulje nego u prošlosti, s ukupnim učinkom da prosječna dob stanovništva raste.
Astronomi su utvrdili koliko se zvijezda već formiralo kada je Svemir bio star tek oko 3000 milijuna godina. Mlade zvijezde (plave boje) emitiraju više svjetla od starijih (crvenijih) zvijezda. Međutim, budući da je u mladom Svemiru bilo upravo toliko svjetla koliko i danas - iako su galaksije sada mnogo crvene - to implicira da je u ranom Svemiru bilo manje zvijezda nego danas. Ova studija otkriva da je u to rano vrijeme bilo deset puta manje zvijezda nego što je to sada slučaj.
Napokon, astronomi su otkrili da je otprilike polovina zvijezda u promatranim galaksijama formirana nakon vremena kada je Svemir bio otprilike upola star (7000 milijuna godina nakon Velikog praska) kao i danas (14.000 milijuna godina).
Iako je ovaj rezultat izveden iz proučavanja vrlo malog nebeskog polja, i stoga možda nije u potpunosti reprezentativan za svemir u cjelini, pokazalo se da je ovaj rezultat održan u ostalim nebeskim poljima.
Izvorni izvor: ESO News Release
