UDFj-39546284 — Hubble-avaruusteleskoopin varhaisin havaittu galaksi (z=11,9)
UDFj-39546284 — Hubble-avaruusteleskoopin varhaisin havaittu galaksi (z=11,9), näkyvä 13,42 miljardia vuotta sitten; ikkuna alkuräjähdyksen jälkeiseen varhaiseen universumiin.
UDFj-39546284 on "tähtirakenne" (luultavasti galaksi), joka raportoitiin 27. tammikuuta 2011 vanhimman kohteen valona. Se havaittiin Hubble-avaruusteleskoopin infrapunahavainnon avulla. Sen ilmoitettiin joulukuussa 2012 olevan punasiirtymässä z = 11,9 käyttäen Hubble- ja Spitzer-teleskooppien tietoja, mukaan lukien Hubble Ultra-Deep Field (HUDF). Tämä punasiirtymäarvio perustuu fotometriseen analyysiin, erityisesti niin kutsuttuun Lyman-break- eli "dropout"‑menetelmään, jossa voimakas spektrinen katkos lyhyemmillä aallonpituuksilla viittaa erittäin kaukaiseen kohteeseen. Spitzerin infrapuna‑fotometria auttoi erottamaan mahdollisia läheisempiä, pölyisiä "välittäjä"-ratkaisuja, mutta etäisyyden määritys jäi silti epävarmaksi ilman spektroskopiaa.
Havaitun valon varsinaista tähtilähdettä ei enää ole olemassa nykyhetkessä; näemme kohteen sellaisena kuin se oli varhaisessa maailmankaikkeudessa. Kuva vastaa todennäköisesti sinisistä, kuumista tähdistä koostuvaa kompaktia minigalaksia, joka oli olemassa sellaisena kuin me sen näemme noin 13,42 miljardia vuotta sitten — eli noin "380 miljoonaa vuotta" alkuräjähdyksen jälkeen (nykykäsityksen mukaisen kokonaisuusiän ~13,8 miljardia vuotta mukaan). Tällainen aikainen galaksi olisi ollut pieni ja tiivis verrattuna myöhempiin suurgalakseihin; sen valo tulee pääosin nuorten, massiivisten tähtien UV‑spektristä, joka punautuu infrapuna‑alueelle maapallon lähettimissä havaittavaksi.
Ilmoitushetkellä se oli vanhin löydetty galaksi ja päihitti edellisen etäisyysennätyksen haltijan noin 150 miljoonalla valovuodella. Etäisyyden tarkennuksen myötä siitä ilmoitettiin jälleen vanhimman löydetyn galaksin asemasta 12. joulukuuta 2012. Alkuperäiset havainnot herättivät suurta kiinnostusta, koska z≈11,9 viittaisi galaksiin, joka muodostui lähellä niin sanotun pimeän keskiajan loppua ja voi antaa tietoa varhaisen tähtienmuodostuksen sekä kosmisen rekionisaation aikakaudesta.
Toisin kuin UDFy-38135539:ää, UDFj-39546284:ää ei ole vahvistettu spektroskooppisesti. Ilman spektrivahvistusta fotometriset punasiirtymät voivat olla alttiita epävarmuudelle: esimerkiksi voimakkaasti emissioviivoja tuottavat ja erittäin pölyiset lähempänä olevat galaksit tai muut epätavalliset kohteet voivat matkia samanlaisia väriominaisuuksia. Tästä syystä kohteen luonne ja tarkka etäisyys ovat jääneet avoimiksi ongelmiksi, ja monet tutkimukset varoittivat tulkintoja vaatien lisähavaintoja.
Merkitys ja jatkotutkimus
Jos UDFj-39546284 todella sijaitsee z≈11,9:ssa, sen löytyminen kertoo, että galaksien muodostuminen käynnistyi nopeasti jo muutaman sadan miljoonan vuoden kuluessa alkuräjähdyksestä. Tällaiset kohteet auttavat kartoittamaan varhaista tähtienmuodostusta, galaksien kasvua ja niiden osuutta kosmisen rekionisaation lämmössä ja ionisoinnissa. Arviot varhaisten, hyvin kaukaisten galaksien massasta ja tähdentuotannosta ovat yleensä pieniä — tyypillisesti kymmeniä miljoonia aurinkomassoja ja muutamia aurinkomassoja vuodessa — mutta tarkemmat luvut riippuvat suuresti etäisyyden ja fotometrisen mallinnuksen epävarmuuksista.
Alkuperäisen Hubble- ja Spitzer-analyysin jälkeen seuranneissa tutkimuksissa on keskusteltu vaihtoehtoisista selityksistä ja pyritty parantamaan fotometrian herkkyyttä. Monet tutkijat odottivat myös parempia infrapunahavaintoja ja spektrivahvistusta, joita tulevat instrumentit voisivat tarjota. James Webb -avaruusteleskoopilla, joka laukaistaan joskus tällä vuosikymmenellä. Webb (laukaistu joulukuussa 2021) on sittemmin mahdollistanut useiden erittäin kaukaisten galaksien havaitsemisen ja spektroskopian, ja sen havainnot ovat olleet ratkaisevia varhaisen universumin tutkimuksessa. UDFj-39546284:n kaltaisten kohteiden lopullinen varmistus vaatii herkkiä spektroskooppisia havaintoja, joilla voidaan mitata suoraan galaksien emissioviivoja tai tasamaista continuum-signaalia infrapunan aallonpituuksilla.
Yhteenvetona: UDFj-39546284 on yksi niistä varhaisen maailmankaikkeuden mielenkiintoisista kandidaateista, jotka ovat laajentaneet käsitystämme galaksien synnystä. Sen fotometrinen punasiirtymäarvio z≈11,9 teki siitä merkittävän löydön, mutta ilman spektroskooppista vahvistusta kohteen tarkka etäisyys ja luonne säilyvät epävarmoina. Jatkohavainnot, erityisesti voimakkaat infrapunaspektrometrit kuten JWST:n instrumentit, ovat avainasemassa tämänkaltaisten kohteiden lopullisessa tulkinnassa.
Hubble katsoo menneisyyteen.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on UDFj-39546284?
V: UDFj-39546284 on tähtirakenne, todennäköisesti galaksi, joka havaittiin infrapunahavainnon avulla.
K: Milloin UDFj-39546284 havaittiin?
V: UDFj-39546284 ilmoitettiin 27. tammikuuta 2011.
K: Miten UDFj-39546284 havaittiin?
V: UDFj-39546284 havaittiin Hubble-avaruusteleskoopin infrapunahavainnoin.
K: Mikä on UDFj-39546284:n punasiirtymä?
V: UDFj-39546284:n punasiirtymä on 11,9.
K: Kuinka vanha UDFj-39546284 on?
V: UDFj-39546284 oli olemassa sellaisena kuin me sen näemme 13,42 miljardia vuotta sitten, noin 380 miljoonaa vuotta alkuräjähdyksen jälkeen.
K: Mikä on UDFj-39546284:n merkitys?
V: UDFj-39546284 oli löytöhetkellään vanhin löydetty galaksi, joka tarjoaa tietoa alkuräjähdyksen jälkeiseltä ajalta.
K: Onko UDFj-39546284 vahvistettu spektroskooppisesti?
V: Ei, toisin kuin UDFy-38135539:ää, UDFj-39546284:ää ei ole vahvistettu spektroskooppisesti.
Etsiä