Et unikt nyt instrument kombineret med et kraftigt teleskop og lidt hjælp fra naturen har givet forskerne et kig ind i den galaktiske vuggestue i hjertet af det unge univers. Efter big bang for omkring 13,8 milliarder år siden var det tidlige univers fyldt med enorme skyer af neutral diffus gas kendt som henfaldende Lyman-α-systemer eller DLA'er. Disse DLA'er tjente som galaktiske planteskoler, da gasserne indeholdt i dem langsomt kondenserede, hvilket gav næring til dannelsen af stjerner og galakser. De kan observeres selv i dag, men det er ikke nemt. "DLA-skyer er nøglen til at forstå, hvordan galakser dannes i universet, men de er normalt svære at observere, fordi skyerne er for diffuse og ikke selv udsender lys," sagde forskerne, nemlig Rongmon Bordoloy, lektor i fysik ved North Carolina State University og forfatterforskning.
I øjeblikket bruger astrofysikere kvasarer - supermassive sorte huller, der udsender lys - som "baggrundslys" til at detektere DLA-skyer. Og mens denne metode giver forskerne mulighed for at lokalisere DLA'er, fungerer lyset fra kvasarerne som små spyd gennem den massive sky, hvilket komplicerer forsøg på at måle deres samlede størrelse og masse.
Ale Bordoloy og John O'Meara, chefforsker ved U.M.-observatoriet. Keka i Kamuel, Hawaii, fandt en vej rundt om dette problem ved at bruge en gravitationslinser galakse og integral feltspektroskopi til at observere to DLA'er og galakserne inde i dem, der blev dannet for omkring 11 milliarder år siden, kort efter Big Bang.
"Gravitationslinsede galakser er galakser, der ser ud til at være aflange og lyse," siger Bordoloy. "Det skyldes, at der er en gravitationsmæssigt massiv struktur foran galaksen, der forvrænger lyset, der kommer fra den, når den bevæger sig mod os. Som et resultat ser vi på en forstørret version af objektet – det er som at bruge et rumteleskop, der zoomer ind og giver os en bedre visualisering."
Fordelen ved dette er dobbelt: For det første er baggrundsobjektet forlænget af himlen og lyst, så det er nemt at fange spektrale aflæsninger fra forskellige dele af objektet. For det andet, fordi linse udvider objektet, kan meget små dele undersøges. For eksempel, hvis et objekt er et lysår på tværs, kan vi studere små stykker med meget høj præcision.
Spektralaflæsninger gør det muligt for astrofysikere at "se" elementer i det dybe rum, der er usynlige for det blotte øje, såsom diffuse gasformige DLA'er og potentielle galakser i dem. Normalt er indsamling af beviser en lang og omhyggelig proces. Men forskere løste dette problem ved at udføre integreret spektroskopi ved hjælp af Keck Cosmic Web Imager.
Integral feltspektroskopi gjorde det muligt for forskere at opnå spektret ved hver enkelt pixel i det område af himlen, som det var rettet mod, hvilket gjorde spektroskopi af et udvidet objekt på himlen meget effektiv. Denne innovation, kombineret med den aflange og lyse, gravitationslinsede galakse, gjorde det muligt for holdet at kortlægge DLA's diffuse gas hen over himlen med høj præcision. Med denne metode var forskerne i stand til at bestemme ikke kun størrelsen af de to DLA'er, men også at de indeholder værtsgalakser.
"Jeg har ventet på denne kombination næsten hele min karriere: et kraftigt nok teleskop og instrument, og naturen giver os en smule held til at studere ikke én, men to DLA'er på en ny måde," sagde forskerne. "Det er fantastisk at se videnskab omsat i praksis."
I øvrigt er DLA enorm. Med en diameter på mere end 17,4 kiloparsec er de mere end to tredjedele af størrelsen af den moderne Mælkevejsgalakse. Til sammenligning var diameteren af en typisk galakse for 13 milliarder år siden mindre end 5 kiloparsec. En parsec er 3,26 lysår og en kiloparsec er 1000 parsec, så lys tager omkring 56 år at rejse gennem hver DLA.
Du kan hjælpe Ukraine med at kæmpe mod de russiske angribere. Den bedste måde at gøre dette på er at donere midler til Ukraines væbnede styrker gennem Red livet eller via den officielle side NBU.
Læs også:
- Moderne artilleri er Ukraines supervåben. Og hvorfor er Elon Musk her?
- Astronomer har opdaget en "guldstandard"-stjerne i Mælkevejen