Cea mai indepartata galaxie – Smart Nation

Sa spui povestea celei mai indepartate galaxii descoperite nu este simplu. Este plina de mistere nerezolvate, incertitudini de masurare si observatii la limita (in)vizibilului. Dar rezultatul merita toata oboseala: testarea si confirmarea celei mai importante teorii stiintifice, o dovada ca uneori pe oameni ii intereseaza si altceva in afara de costul painii.

 

Printre galaxiile din roiul MACS J1149+2223 (petele galbene si albastre) se afla cea mai indepartata galaxie. Foto: NASA, ESA, W. Zheng (JHU), M. Postman (STScI) and the CLASH Team

 

Folosindu-se doua dintre cele mai bune telescoape la ora actuala, telescoapele spatiale Hubble si Spizter, s-a descoperit cel mai indepartat obiect pana la care s-a putut estima distanta. Galaxia se numeste MACS1149-JD si se afla pierduta printre galaxiile mult mai stralucitoare ale unui roi care ne-a ajutat enorm: gravitatia combinata a galaxiilor din roi a marit de 15 ori stralucirea obiectului, printr-un proces numit exotic „lentila gravitationala”.

 

Din punct de vedere vizual, mini-galaxia primordiala nu este cine stie ce: o pata minuscula rosie care nu iti atrage atentia in niciun fel, mult mai frumoase fiind galaxiile galbui adunate in grupuri, aflate in aceeasi imagine. Totusi, din punct de vedere stiintific, lucrurile stau invers: galaxiile sunt banale si plictisitoare, iar pata esentiala!

 

Bine ai venit, trecut!

Ideea este urmatoarea: pentru ca lumina emisa de obiectele indepartate face ceva timp pe drum pana la noi, putem vedea in trecut. Lumina emisa de Soare ne arata ce facea acesta acum 8 minute. Jupiter se vede cu o intarziere de 35 de minute, iar Neptun de 4 ore. Cea mai apropiata stea se vede cum arata acum 4,3 ani, iar cea mai indepartata, vizibila cu ochiul liber, acum 1.400 de ani. Cea mai apropiata galaxie asemanatoare cu a noastra se vede cu o intarziere de 2,5 milioane de ani si cel mai apropiat roi mare de galaxii cu 60 de milioane de ani. Cum lumina contine informatii despre compozitia obiectelor, studiul ei (domeniul se numeste „spectroscopie”) ne ajuta sa determinam elementele chimice aflate in stele sau nebuloase.

 

Daca putem vedea obiecte indepartate, putem afla si din ce erau compuse, dupa care le comparam cu cele de acum si vedem cum a evoluat Universul. Pentru ca vedem in trecut, putem observa in direct istoria acestuia, situatie extraordinar de utila. Din pacate, pe Pamant nu este asa: cartile de istorie universala ar fi mult mai exacte, daca am putea vedea imagini din trecut…

 

Cautand obiecte cosmice din ce in ce mai indepartate, astronomii pot vedea modul in care a evoluat Universul si, mai mult, pot compara observatiile cu teoria. Teoria ne spune ca obiectele din Univers par a fugi unul de altul, pentru ca Universul insusi se extinde. Lumina, ca unda, devine din ce in ce mai alungita, indreptandu-se spre partea rosie a curcubeului. Observatiile ne arata ca cele mai indepartate galaxii se vad in infrarosu, acesta fiind motivul pentru care telescoapele spatiale mari sunt sensibile in acest domeniu. In plus, obiectul vedeta al articolului este mic si rosu, la fel ca toate galaxiile extrem de indepartate, observate pana in prezent.

 

Pentru ca este in expansiune, cand veti termina de citit aceasta propozitie, lungita artificial pentru ca sa se mai mareasca putin, Universul va fi mai mare. Cand va uitati la poza de mai sus era mai mic. Mult mai mic era acum o zi, un an, zece sau pe vremea cand s-a format Soarele.

 

Dar acum 13,73 miliarde de ani avea cea mai mica marime, materia fiind aglomerata in cel mai mic loc posibil. De fapt, in primii de ani de viata, Universul era atat de dens incat fotonii (lumina) nu puteau calatori prea mult, fiind absorbiti de alte particule subatomice. Dupa un timp erau reemisi, dar foarte repede absorbiti din nou. Teoria ne arata ca, la 380.000 de ani dupa Big Bang, primii fotoni au fost liberi sa circule prin Universul timpuriu. Ii vedem si acum sub forma „fundalului cosmic de microunde” (CMB), in orice directie privim (ascultam).

 

Dupa un timp, Universul s-a mai racit si s-au putut forma atomi de hidrogen care ne-au luat lumina. Incepand cu anul 380.000, timp de aproximativ 100.000.000 de ani, compozitia Universului nu permitea existenta luminii in domeniul vizibil si de aceea ne aflam in „epoca intunecata” a acestuia. Nu are sens sa ne gandim ca vom vedea stele/galaxii de atunci, pentru ca acestea nu se puteau forma. Existau doar nori ultra-fierbinti de hidrogen.

 

Prin anul 100.000.000 primele stele au inceput sa se formeze. Au trait extrem de putin, dar compozitia mai variata a norilor de gaz a permis aparitia stelelor relativ stabile, care traiau indeajuns de mult incat sa le putem vedea laolalta, grupate in galaxii. Astfel, in teorie, cel mai indepartat obiect pe care il putem vedea s-a format la numai 100 de milioane de ani dupa Big Bang, gasindu-se la aproximativ 13,6 miliarde de ani lumina departare de noi.

 

Se cauta asemenea obiecte, prin folosirea marilor telescoape sensibile in infrarosu. Va dati seama ca sunt putin luminoase si este nevoie de tehnici speciale: sofisticatele camere digitale expun cu saptamanile in zone aparent vide; se cauta mici pete rosii aflate in vecinatatea maselor mari, a caror lumina este amplificata de gravitatia galaxiilor; se construiesc radio-telescoape sensibile la unde radio cu frecventa foarte joasa, pentru a capta emisia norilor primordiali de hidrogen; se construiesc telescoape spatiale si terestre enorme, cu accesorii camere digitale extrem de sensibile in mult iubitul infrarosu. Ce mai, o adevarata aventura!

 

Rezultatele apar si, chiar daca nu sunt spectaculoase vizual, au o importanta deosebita: prin descompunerea luminii acestor obiecte obtinem informatii despre compozitia chimica a lor si, implicit, a Universului timpuriu. Avem nevoie de asta pentru a infirma sau confirma teoriile actuale, combinatii intre fizica cuantica, relativitate si fizica clasica.

 

Mici pete rosii

Pana in prezent, colectia de obiecte extrem de indepartate contine cateva galaxii, enumerate in continuare. In 2001 se descopera galaxia SDSS 1030+0524, formata la numai 900 milioane de ani dupa Big Bang. In 2010 este gasita UDFy-38135539, existenta pe vremea cand Universul avea numai 600 milioane de ani.