"Najudaljenija galaksija do sad već viđena!" Nismo ga čuli prije? (Vidi, na primjer, ovdje i ovdje.) Iako je istina da astronomi guraju dalje u vremenu s boljim instrumentima, postoje temeljni izazovi i u promatranju i u mjerenju udaljenosti do najranijih galaksija u kozmosu.
Zato je novo promatranje galaksije koja je nastala oko 700 milijuna godina nakon Velikog praska. Dok su identificirani rezultati galaksija koje su se formirale u to doba, astronomi su za pet njih izmjerili samo točne udaljenosti. Ova galaksija označava šestu, a ona je najudaljenija gomila. Možda čak i važnije od mjerenja udaljenosti, istraživači su utvrdili da je ova galaksija rodila nove zvijezde više od sto puta veće od stope koju Mliječni put danas čini. To ukazuje na to da su rane galaksije mogle biti agresivnije prema formiranju zvijezda nego što se ranije vjerovalo.
Novi rad objavljen u Priroda (upozorenje platnog zida) opisuje mjerenje crvenog pomaka galaksije identificirane u Cosmic Assembly Near-infracrnom dubokom ekstragalaktičkom nasljeđu (CANDELS), koji koristi infracrveni spektrograf na teleskopu Keck na Havajima. Zbog ove velike udaljenosti, Hubble svemirski teleskop ne vidi galaksiju u svojim optičkim pojasevima, ali je svijetli izvor infracrvenog signala, i za Hubble i za Spitrov svemirski teleskop. Ako pominjete Redshift, mjera je koliko brzo se čini da se galaksija odmiče od nas dok se svemir širi; što je veći crveni pomak, to je udaljenija galaksija - i stoga je što je duže ispuštala svjetlost koju vidimo. Kako svemir raste, ono rasteže valnu dužinu svjetlosti proporcionalno. Na taj se način vidljiva svjetlost ili čak ultraljubičasto zračenje uobičajeno u zvijezdama premještaju u infracrveni dio spektra.
U ovom slučaju astronomi su izmjerili crveni pomak galaksije z8_GND_5296 (za vas je ime za pamćenje) na 7,51, što znači otprilike 13 milijardi svjetlosnih godina. Oni su odredili taj broj mjerenjem emisije Lyman alfa (Ly α) iz plinova vodika, koji je i na tako velikim udaljenostima vrlo teško i teško izmjeriti. Ly α svjetlost od vodikovog plina kod nas je oko 122 nanometara, čvrsto u ultraljubičastom dijelu spektra, ali odgovarajuća emisija iz z8_GND_5296 iznosi oko 1034 nanometara, što je infracrveno. (Da biste dobili crveni pomak, podijelite veći broj na manji i oduzmite 1. Nažalost, odnos između crvenog pomaka i udaljenosti nigdje nije tako jednostavan.)
Međutim, nema svaka galaksija na usporedivim udaljenostima mjerljive emisije Ly α: čini se da nešto sprječava da velik dio te svjetlosti dođe do nas. Vodeća ideja je neutralni intergalaktički plin koji raspršuje svjetlost, ali premalo je galaksija uočenih za potvrđivanje te hipoteze. Kao rezultat, iako postoje deseci galaksija sa crvenim pomacima većim od 7 (određenih ne spektrom, nego prividnom bojom galaksije), crveni pomak se ne može dvostruko provjeriti. Ovaj rad izvještava o 43 rane galaksije, ali samo je jedan od tog uzorka imao mjerljive emisije Ly α.
Zanimljivije je što je galaksija z8_GND_5296 relativno bogata "metalima": elementi su teži od helija. Budući da ove elemente proizvode zvijezde, a ne Veliki prasak, to ukazuje na vrlo brz ciklus nastanka i smrti zvijezda čak i u vrijeme kada je ova galaksija ispuštala svjetlost koju promatramo.
Da bi poduprli tu tvrdnju, autori ove studije otkrili su da z8_GND_5296 i slična galaksija označena s GN 108036 imaju izuzetno visoke stope formiranja zvijezda, pretvarajući ekvivalent mase od 330 Sunca u nove zvijezde. To je više od 100 puta veća od stope formiranja zvijezda Mliječnog Puta, a usporediva je s nekim od najekstremnijih galaksija koje stvaraju zvijezdu. Ranije su se smatrale da su ove galaksije rijetke, pa će astronomi možda trebati revidirati svoje procjene o tome kako su brzo nastajale nove zvijezde u ranim galaksijama.
Bez obzira na sve, bit će zanimljivo vidjeti kakve su druge rane galaksije kako se naša zapažanja poboljšavaju. Bez toga nećemo znati je li z8_GND_5296 rijetkost u njegovoj ekstremnoj zvjezdanoj formaciji ili razumjeti zašto je on relativno sjajan u emisijama L α, dok njegova braća i sestre nisu. I možda ćemo pronaći podjelu u vremenu između doba bez galaksija i prvih galaksija koje se formiraju.
