A világegyetem legtávolabbi bolygója. Mekkora a távolság a legtávolabbi galaxistól

Az univerzum hatalmas és lenyűgöző. Nehéz elképzelni, milyen kicsi a Föld a kozmikus szakadékhoz képest. A csillagászok legjobb tippje szerint 100 milliárd galaxis létezik, és a Tejútrendszer csak egy ezek közül. Ami a Földet illeti, csak a Tejútrendszerben 17 milliárd hasonló bolygó található... és ez nem számít a többinek, amelyek gyökeresen különböznek a mi bolygónktól. És a mai tudósok által ismertté vált galaxisok között vannak nagyon szokatlanok.

1. Messier 82

A Messier 82 vagy egyszerűen az M82 a Tejútrendszernél ötször fényesebb galaxis. Ennek oka a benne lévő fiatal csillagok nagyon gyors születése - 10-szer gyakrabban jelennek meg, mint galaxisunkban. A galaxis közepéből kiinduló vörös csóvák lángoló hidrogén, amely az M82 középpontjából kilökődik.

2. Napraforgógalaxis

A formálisan Messier 63 néven ismert galaxis Napraforgó becenevet kapott, mert úgy tűnik, egyenesen egy Vincent Van Gogh festményről származott. Fényes, kanyargós "szirmai" újonnan képződött kék-fehér óriáscsillagokból állnak.

3. MACS J0717

A MACS J0717 a tudósok által ismert egyik legfurcsább galaxis. Technikailag ez nem egyetlen csillagobjektum, hanem galaxishalmaz – a MACS J0717 négy másik galaxis ütközésével jött létre. Ráadásul az ütközési folyamat több mint 13 millió éve tart.

4. Messier 74

Ha a Mikulásnak lenne kedvenc galaxisa, az egyértelműen a Messier 74 lenne. A csillagászok gyakran gondolnak rá a karácsonyi ünnepek alatt, mert a galaxis nagyon hasonlít az adventi koszorúhoz.

5. Galaxy Baby Boom

A Földtől körülbelül 12,2 milliárd fényévre található Baby Boom galaxist 2008-ban fedezték fel. Becenevét onnan kapta, hogy hihetetlenül gyorsan – körülbelül 2 óránként – születnek benne új csillagok. Például a Tejútrendszerben átlagosan 36 naponta jelenik meg egy új csillag.

6. Tejút

A Tejútrendszer galaxisunk (amely a Naprendszert és tágabb értelemben a Földet tartalmazza) valóban az egyik legfigyelemreméltóbb galaxis, amelyet a tudósok ismernek az Univerzumban. Legalább 100 milliárd bolygót és körülbelül 200-400 milliárd csillagot tartalmaz, amelyek közül néhány a legrégebbiek közé tartozik az ismert univerzumban.

7. IDCS 1426

Az IDCS 1426 galaxishalmaznak köszönhetően ma már láthatjuk, milyen volt az Univerzum kétharmaddal fiatalabb a mostaninál. Az IDCS 1426 a korai Univerzum legnagyobb tömegű galaxishalmaza, amelynek tömege körülbelül 500 billió Nap. A galaxis világoskék gázmagja az ebben a halmazban lévő galaxisok ütközésének eredménye.

8. I Zwicky 18

Az I Zwicky 18 kék törpe galaxis a legfiatalabb ismert galaxis. Kora mindössze 500 millió év (a Tejútrendszer kora 12 milliárd év), és lényegében embrionális állapotban van. Ez egy óriási hideg hidrogén és hélium felhő.

9. NGC 6744

Az NGC 6744 egy nagy spirálgalaxis, amely a csillagászok szerint az egyik leginkább hasonlít a Tejútrendszerünkhöz. A Földtől mintegy 30 millió fényévnyire található galaxis magja és spirális karjai rendkívül hasonlóak a Tejútrendszerhez.

10. NGC 6872

Az NGC 6872 néven ismert galaxis a második legnagyobb spirálgalaxis, amelyet a tudósok valaha is felfedeztek. Számos aktív csillagkeletkezési régiót találtak benne. Mivel az NGC 6872-ben gyakorlatilag nincs szabad hidrogén a csillagok képzéséhez, kiszívja azt a szomszédos IC 4970 galaxisból.

11. MACS J0416

A Földtől 4,3 milliárd fényévre talált MACS J0416 galaxis inkább úgy néz ki, mint valami fényshow egy díszes diszkóban. Valójában az élénk lila és rózsaszín színek mögött egy kolosszális méretű esemény rejlik – két galaxishalmaz ütközése.

12. M60 és NGC 4647 - galaktikus pár

Bár a gravitációs erők a legtöbb galaxist egymás felé húzzák, nincs bizonyíték arra, hogy ez történik a szomszédos Messier 60 és NGC 4647 esetében, és arra sincs bizonyíték, hogy távolodnának egymástól. Mint egy régen együtt élő pár, ez a két galaxis egymás mellett száguld a hideg, sötét űrben.

13. Messier 81

A Messier 25 közelében található Messier 81 egy spirálgalaxis, amelynek középpontjában egy szupermasszív fekete lyuk található, amely a Nap tömegének 70 milliószorosa. Az M81 számos rövid életű, de nagyon forró kék csillagnak ad otthont. Az M82-vel való gravitációs kölcsönhatás hidrogéngáz-csóvákat eredményezett a két galaxis között.

Körülbelül 600 millió évvel ezelőtt az NGC 4038 és NGC 4039 galaxisok egymásnak ütköztek, és megkezdődött a csillagok és a galaktikus anyag hatalmas cseréje. Megjelenésük miatt ezeket a galaxisokat antennáknak nevezik.

15. Galaxy Sombrero

A Sombrero-galaxis az egyik legnépszerűbb az amatőr csillagászok körében. Nevét azért kapta, mert fényes magjának és nagy központi kidudorodásának köszönhetően úgy néz ki, mint ez a fejdísz.

16. 2MASX J16270254 + 4328340

Ezt a minden fényképen elmosódott galaxist meglehetősen összetett néven 2MASX J16270254 + 4328340 néven ismerjük. Két galaxis egyesülése eredményeként „csillagmilliókból álló finom köd” keletkezett. Úgy gondolják, hogy ez a "köd" lassan feloszlik, ahogy a galaxis eléri élettartama végét.

17. NGC 5793

Első pillantásra nem túl furcsa (bár nagyon szép), az NGC 5793 spirálgalaxis inkább egy ritka jelenségről ismert: a maserekről. Az emberek ismerik a lézereket, amelyek a spektrum látható tartományában bocsátanak ki fényt, de kevesen ismerik a masereket, amelyek mikrohullámú tartományban bocsátanak ki fényt.

18. Háromszög galaxis

A képen az NGC 604 köd látható, amely a Messier 33 galaxis egyik spirálkarjában található. Több mint 200 nagyon forró csillag melegíti fel az ionizált hidrogént ebben a ködben, ami fluoreszkál.

19. NGC 2685

Az NGC 2685, amelyet néha spirálgalaxisnak is neveznek, az Ursa Major csillagképben található. Az egyik első talált poláris gyűrűs galaxis, az NGC 2685 gázból és csillagokból álló külső gyűrűvel rendelkezik, amely a galaxis pólusai körül kering, így az egyik legritkább galaxistípus. A tudósok még mindig nem tudják, mi okozza ezeknek a poláris gyűrűknek a kialakulását.

20. Messier 94

A Messier 94 úgy néz ki, mint egy szörnyű hurrikán, amelyet eltávolítottak a Föld pályájáról. Ezt a galaxist aktívan formálódó csillagok fényes kék gyűrűi veszik körül.

21. Pandora-klaszter

Formálisan Abell 2744 néven ismert, ezt a galaxist Pandora-halmaznak nevezték el, számos kisebb galaxishalmaz ütközéséből adódó furcsa jelenségek miatt. Valóságos káosz van odabent.

22. NGC 5408

Ami a fotókon inkább egy színes születésnapi tortának tűnik, az egy szabálytalan galaxis a Kentaur csillagképben. Arról nevezetes, hogy rendkívül erős röntgensugarakat bocsát ki.

23. Örvénygalaxis

A Whirlpool Galaxy, hivatalos nevén M51a vagy NGC 5194, elég nagy és elég közel van a Tejúthoz ahhoz, hogy még távcsővel is látható legyen az éjszakai égbolton. Ez volt az első besorolt spirálgalaxis, és az NGC 5195 törpegalaxissal való kölcsönhatása miatt különösen érdekes a tudósok számára.

24.SDSS J1038+4849

Az SDSS J1038+4849 galaxishalmaz a csillagászok által valaha talált egyik legvonzóbb halmaz. Úgy néz ki, mint egy igazi mosolygó arc az űrben. A szem és az orr galaxisok, a "száj" ívelt vonala pedig a gravitációs lencse hatásának köszönhető.

25. NGC3314a és NGC3314b

Bár ez a két galaxis úgy néz ki, mintha ütközne, ez valójában egy optikai csalódás. Több tízmillió fényév van köztük.

A z8_GND_5296 galaxis (belül látható) a legkorábbi galaxis, amelynek távolságát a csillagászok pontosan megmérték. Körülbelül 700 millió évvel később keletkezett, és hihetetlenül gyors ütemben alkot csillagokat. Biztosította: V. Tilvi(Texas A&M) S. Finkelstein(UT Austin), a CANDELS és a HST/NASA csapata.

"A legtávolabbi galaxis már látható!" Nem hallottunk róla korábban? (Lásd például). Bár igaz, hogy a csillagászok egyre távolabbra haladnak az időben jobb műszerekkel, alapvető problémák vannak a kozmosz legkorábbi galaxisaitól való távolságok megfigyelésében és mérésében.

Ezért fontos ez az új megfigyelés egy galaxisról, amely körülbelül 700 millió évvel az Ősrobbanás után alakult ki. Bár sok galaxist azonosítottak, amelyek ebben a korszakban alakultak ki, a csillagászok csak öt pontos távolságát mérték meg. Ez a galaxis a hatodik és a legtávolabbi a csoportból. Talán még a távolság mérésénél is fontosabb, hogy a kutatók megállapították, hogy ez a galaxis a jelenleginél százszor gyorsabban termel új csillagokat. Ez azt jelzi, hogy a korai galaxisok agresszívebbek lehettek, mint azt korábban gondolták.

Új cikk jelent meg a folyóiratban Természet (fizetési fal figyelmeztetés), a Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey (CANDELS) által felfedezett galaxis mérését írja le, amely a hawaii Keck teleszkóp infravörös spektrográfját használja. E nagy távolság miatt ez a galaxis nem látható az optikai tartományban, de ez a legfényesebb infravörös forrás, mind a Hubble, mind a . A vöröseltolódás, ha emlékszel, annak mértéke, hogy egy galaxis milyen gyorsan távolodik el tőlünk, ahogy az Univerzum tágul; minél nagyobb a vöröseltolódás, annál távolabb van a galaxis – és ezért annál távolabbra bocsátotta ki az általunk látott fényt. Ahogy az Univerzum növekszik, arányosan megnyújtja a fény hullámhosszát. Ebben az esetben a csillagokban szokásos optikai (látható) fény, vagy akár ultraibolya emisszió vöröseltolódása a spektrum infravörös részébe kerül.

Ebben az esetben a csillagászok a z8_GND_5296 galaxis vöröseltolódását (ez egy emlékezetes név számodra) 7,51-re mérték, ami hozzávetőlegesen 13 milliárd fényévnyire van tőle. Ezt a számot a hidrogéngázból származó Lyman alfa (Ly α) emisszió mérésével határozták meg, amely a legelterjedtebb és ilyen nagy távolságokon nehezen mérhető. A hidrogéngáz Ly α fénye nálunk kb. 11 nanométer, pontosan a spektrum ultraibolya részében, de a z8_GND_5296 megfelelő emissziója kb. 1034 nanométer, ami a spektrum infravörös részén van. (A vöröseltolódás eléréséhez a nagyobb számot el kell osztani a kisebb számmal, és ki kell vonni 1-et. Sajnos a vöröseltolódás és a távolság közötti összefüggés nem ilyen egyszerű).

Azonban nem minden hasonló távolságra lévő galaxis rendelkezik mérhető Ly α emisszióval: úgy tűnik, hogy valami megakadályozza, hogy a fény nagy része eljusson hozzánk. A fő gondolat a semleges intergalaktikus gázszóró fény, de számos megfigyelt galaxis is alátámasztja ezt a hipotézist. Ennek eredményeként, bár több tucat galaxis létezik 7-nél nagyobb vöröseltolódással (ezt nem a spektrum, hanem a galaxis látszólagos színe határozza meg), a vöröseltolódásokat a legtöbbnél nem lehet kétszeresen ellenőrizni. Ez a tanulmány 43 galaxisról számol be, de ezek közül csak egynek volt mérhető Ly α emissziója.

Még érdekesebb, hogy a z8_GND_5296 galaxis viszonylag gazdag „fémekben”: a héliumnál nehezebb elemekben. Mivel ezeket az elemeket csillagok állítják elő, és nem az Ősrobbanás, ez azt jelzi, hogy ez a galaxis nagyon gyorsan bocsátotta ki az általunk látott fényt, még idővel is.

Ezen állítás alátámasztására a jelen tanulmány szerzői felfedezték, hogy a z8_GND_5296 és egy hasonló, GN 108036 jelzésű galaxis nagyon magas csillagkeletkezési sebességgel rendelkezik, ami 330 tömegnek megfelelő tömeget alakít át új csillagokká. Ez több mint 100-szorosa a Tejútrendszer csillagkeletkezési sebességének, és a legszélsőségesebb csillagképző galaxisokhoz hasonlítható. Korábban úgy gondolták, hogy ezek ritkák, ezért a csillagászoknak szükség lehet arra, hogy felülvizsgálják becsléseiket arra vonatkozóan, hogy milyen gyorsan jöttek létre új csillagok a korai galaxisokban.

Ettől függetlenül érdekes lesz látni, milyenek a többi korai galaxis, ahogy javulnak megfigyeléseink. E nélkül nem fogjuk tudni, hogy a z8_GND_5296 ritka-e az extrém csillagkeletkezésben, és nem fogjuk megérteni, miért viszonylag fényes Ly α emisszióban, míg testvérei nem. És talán időbeli eltérést fogunk találni a galaxisok nélküli korszak és a legelső galaxisok között.

A Texas A&M Egyetem és az austini Texasi Egyetem csillagászai felfedezték az általunk ismert legtávolabbi galaxist. A spektrográfia szerint megközelítőleg 30 milliárd fényév távolságra található a Naprendszertől (illetve a mi Galaxisunktól, ami jelen esetben nem olyan jelentős, mert a Tejútrendszer átmérője mindössze 100 ezer fényév).

Az Univerzum legtávolabbi objektuma a z8_GND_5296 romantikus nevet kapta.

"Izgalmas tudni, hogy mi vagyunk az elsők a világon, akik látják" - mondta Vithal Tilvi, PhD, a tanulmány társszerzője, amely most már az interneten is megjelent (a sci-hub.org webhelyen ingyenesen tekintheti meg a cikkeket). ).

A felfedezett z8_GND_5296 galaxis 700 millió évvel az Ősrobbanás után jött létre. Tulajdonképpen most ebben az állapotban látjuk, mert az újszülött galaxis fénye csak most jutott el hozzánk, 13,1 milliárd fényév távolságot megtett. De mivel a folyamat során az Univerzum kitágul, ebben a pillanatban, amint azt a számítások mutatják, galaxisaink közötti távolság 30 milliárd fényév.

Az újszülött galaxisok érdekessége, hogy aktív új csillagok keletkezési folyamata zajlik. Ha a Tejútrendszerünkben évente egy új csillag jelenik meg, akkor a z8_GND_5296-ban - körülbelül 300 évente. Most már nyugodtan megfigyelhetjük, mi történt 13,1 milliárd évvel ezelőtt teleszkópokon keresztül.

A távoli galaxisok korát a kozmológiai vöröseltolódás határozhatja meg, amelyet többek között a Doppler-effektus okoz. Minél gyorsabban távolodik el egy tárgy a megfigyelőtől, annál erősebben jelenik meg a Doppler-effektus. A Galaxy z8_GND_5296 7,51-es vöröseltolódást mutatott. Körülbelül száz galaxis vöröseltolódása nagyobb, mint 7, ami azt jelenti, hogy az Univerzum 770 millió éves kora előtt alakultak ki, a korábbi rekord pedig 7,215 volt. De csak néhány galaxis távolságát erősíti meg a spektrográfia, vagyis a Lyman alfa spektrumvonal (erről bővebben lentebb).

Az Univerzum sugara legalább 39 milliárd fényév. Ez ellentmondani látszik a Világegyetem 13,8 milliárd éves korának, de nincs ellentmondás, ha magának a téridő szövetének tágulását vesszük figyelembe: ennek a fizikai folyamatnak nincs sebességkorlátja.

A tudósok számára nem teljesen világos, hogy miért nem lehet megfigyelni más, legfeljebb 1 milliárd éves galaxisokat. A távoli galaxisokat az L α (Lyman alfa) spektrumvonal egyértelmű megnyilvánulása figyeli meg, amely megfelel az elektron átmenetének a második energiaszintről az elsőre. Valamilyen oknál fogva az 1 milliárd évesnél fiatalabb galaxisokban a Lyman alfa vonal egyre gyengébbnek tűnik. Az egyik elmélet szerint az Univerzum akkoriban vált át a semleges hidrogént tartalmazó átlátszatlan állapotból egy ionizált hidrogénnel áttetsző állapotba. Egyszerűen nem láthatunk olyan galaxisokat, amelyek a semleges hidrogén „ködében” rejtőznek.

Hogyan volt képes a z8_GND_5296 áttörni a semleges hidrogénködön? A tudósok azt feltételezik, hogy ionizálta a közvetlen környezetet, így a protonok képesek voltak áttörni. Így a z8_GND_5296 a legelső általunk ismert galaxis, amely az ősrobbanás utáni első százmillió évben az Univerzumot betöltő semleges hidrogén átlátszatlan zűrzavarából emelkedett ki.

2009-ben a Hubble Űrteleszkóp, amely 1990 óta kering a Föld körül, látható felvételeket készített a legtávolabbi és legrégebbi galaxisokról, amelyeket a tudósok valaha is láttak. Annak érdekében, hogy ilyen távoli és ezért halvány galaxisokról képeket készítsenek (fényességük egy milliomod része egy szabad szemmel is felismerhető objektum fényességének), a tudósok az égbolt ugyanazon területéről gyűjtöttek fényt. körülbelül négy nap.

Számos, így ábrázolt galaxis reionizáción átesett galaxisjelöltként jelent meg.

Emlékezzünk vissza röviden, hogy a reionizáció azután következett be, hogy a korai Univerzumban megjelentek az első sugárforrások, amelyek egyfajta „ionizált buborékokat” fújtak ki az őket körülvevő semleges gázban, mígnem ezek a buborékok összeolvadtak, és az intergalaktikus tér ismét ionizálttá vált.

Az intergalaktikus közegnek ez az állapota a mai napig tart, hiszen a galaxisok sok milliárd éve folyamatosan ragyognak.

Az egyik ilyen galaxist, az UDFy-38135539-et, amely körülbelül 600 millió évvel az Univerzum születése után „világított”, a Hubble-teleszkóp fedezte fel 2009-ben. A felfedezés megerősítéséhez jó minőségű spektroszkópiai megfigyeléseket kellett végezni a z vöröseltolódás meghatározásához. Emlékezzünk vissza, hogy a csillagászatban ez a paraméter a távoli objektumok távolságát jellemzi: z az objektum sugárzásának hullámhosszának változását mutatja az Univerzum tágulása következtében.

Az Európai Déli Obszervatórium (ESO) elméleti számításai azt mutatták, hogy az egyik legnagyobb földi teleszkóp (az ESO chilei VLT-je), a SINFONI infravörös spektrográf segítségével és nagy megfigyelési idő mellett rögzíthető a ennek a távoli galaxisnak a fényét, és meghatározza vöröseltolódását. Külön kérésre tudósok egy csoportja kapott időt a teleszkópnál az UDFy-38135539 megfigyelésére.

A távcsőnél végzett két hónapos munka, a kapott eredmények alapos elemzése és ellenőrzése után a tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy nagyon egyértelműen észlelték ennek a galaxisnak a halvány kibocsátását a hidrogénvonalban. Az objektum vöröseltolódása 8,6-nak bizonyult, ami egy 600 millió évvel az ősrobbanás utáni időpontnak felel meg.

Így ez a galaxis jelenleg a legtávolabbi csillagászati objektum, amelyet az emberek valaha is megfigyeltek.

Korábban a legtávolabbi galaxis a Coma Berenices csillagképből származó IOK-1 volt, amelynek vöröseltolódása 6,96 volt. A legtávolabbi objektum a GRB 090423 gammasugár-kitörés (az Oroszlán csillagkép) volt, z = 8,2.

A csillagászok már többször rögzítettek olyan objektumokat, amelyek vöröseltolódása körülbelül tíz. De ezek az adatok mindig nem bírták ki a további megfigyelési vizsgálatokat. Most a hibát gyakorlatilag kiküszöbölték: az UDFy-38135539 galaxis nagyon jó minőségű spektrumát kaptuk.

„A legtávolabbi galaxisok vöröseltolódásának mérése önmagában is nagyon érdekes, de ennek asztrofizikai vonatkozásai még fontosabbak” – mondja Nicole Nesvadba, a Nature-ben megjelent munka egyik szerzője. "Most már biztosan tudjuk, hogy láttuk az egyik galaxist, amely éppen most kezdett kiemelkedni a korai Univerzumot betöltött ködből."

„Valószínűleg voltak ott más galaxisok is, halványabbak és kisebb tömegűek, ami szintén segített átlátszóvá tenni a megfigyelt galaxis körüli teret” – mondja a tanulmány másik szerzője, Mark Swinbank. "E további segítség nélkül nem valószínű, hogy felfedeztük volna tárgyunkat."

A tudósok azt is megjegyzik, hogy a reionizáció korszakának tanulmányozása, amikor a galaxisok elkezdtek kialakulni, bemutathatják a teleszkópok jelenlegi képességeit.

Előző cikk: Mekkora a fénysebesség Következő cikk: Harmonikus rezgések Az oszcillációs frekvencia fizikai képlete