Kaukaisimmat tunnetut galaksit ja kosmiset kohteet — punasiirtymä (z) & Gly

Tutustu kaukaisimpiin tunnetuihin galakseihin ja kosmisiin kohteisiin - punasiirtymä (z) ja miljardit valovuodet (Gly). Päivitetty lista z≥7–8 -kandidaateista.

Tässä artikkelissa luetellaan kaukaisimmat tuntemamme asiat, jotka kaikki ovat galakseja tai galaksien sisällä olevia energialähteitä. Niiden etäisyyksiä kuvataan kahdella tavalla: punasiirtymä = z ja miljardi valovuotta (Gly).

Vuodesta 2012 lähtien on vain noin 50 mahdollista kohdetta, jotka ovat z=8 tai kauempana, ja 100 z=7-kandidaattia. Ehdokkaat vaihtelevat merkittävyydeltään, joten kaikkia ei ole sisällytetty tähän. 1 Gly = 1 miljardi valovuotta = 10⁹ ly.

Mitään punasiirtymä (z) tarkoittaa käytännössä?

Punasiirtymä z kuvaa valon aallonpituuden venymistä kosmisen laajenemisen takia. Jos kohteen lähettämä aallonpituus on λ_emit ja havaitsemamme aallonpituus λ_obs, niin z = (λ_obs − λ_emit) / λ_emit. Käytännössä tämä tarkoittaa, että mitä suurempi z, sitä kauempana (ja varhaisemmassa maailmankaikkeuden vaiheessa) kohde oli valon lähetyshetkellä.

Redshiftin tulkinta liittyy suoraan aikaan: korkea z tarkoittaa lyhyempää aikaa alkuräjähdyksestä valon lähetyshetkeen. Esimerkiksi yleisiä likiarvoja (riippuen kosmologisista parametreista):

• z ≈ 7: valo lähti noin 0,7–0,8 miljardia vuotta (Gyr) alkuräjähdyksen jälkeen;
• z ≈ 10: valo lähti noin 0,4–0,6 Gyr jälkeen;
• z ≈ 13: valo lähti ~0,3–0,4 Gyr jälkeen.

Mitä Gly (miljardi valovuotta) tarkoittaa ja miten se liittyy z:ään?

Gly on etäisyysyksikkö: yksi Gly = 1 miljardi valovuotta = 10⁹ valovuotta. Se kertoo, kuinka pitkän matkan valo kulkee yhdessä miljardissa vuodessa. Kosmologiassa käytetään kuitenkin useita eri etäisyysmääritelmiä:

• Lookback time (valoajan pituus): kuinka monta vuotta valon matkassa kului — kertoo, kuinka kaukaa ajallisesti katsomme.
• Light-travel distance: sama kuin lookback time, ilmaistuna valovuosina.
• Comoving distance: nykyhetken (”nykyisen” laajentuneen avaruuden) etäisyys kohteeseen, joka ottaa huomioon universumin laajenemisen; tämä luku on yleensä suurempi kuin light-travel distance korkeilla z:illä.

Konversio z:n ja Gly:n välillä ei ole yksikäsitteinen ilman kosmologisia parametreja. Lisäksi 1 Gly ≈ 0,3066 Gpc (gigaparsec), koska 1 parsec ≈ 3,26156 valovuotta.

Miten kaukaisia kohteita löydetään ja varmistetaan?

Kaukaisten galaksien ja muiden kohteiden löytäminen perustuu pääosin kahteen vaiheeseen:

• Fotometriset menetelmät (kandidaattien löytäminen) — esim. Lyman-break- tai "dropout"-tekniikka, jossa etsitään havaittavia spektrejä, joissa UV-valo on imeytynyt pois IGM:n (intergalaktisen materian) takia tiettyjen suodattimien kohdalla. Nämä antavat photometrisia (epävarmoja) z-kandidaatteja.
• Spektroskopia (varmistus) — suoralla spektrin mittauksella mitataan emission- tai absorptiorivit (esim. Lyman-α) ja saadaan tarkka, spektroskooppinen punasiirtymä. Ilman spektroskopiaa monet fotometriset kandidaatit voivat olla väärinluokiteltuja (esim. läheisempiä punahehkuisia tähtiä tai alempien z:n emittoivia kohteita).

Uusimmat tilat (erityisesti JWST:n myötä) ovat tuottaneet paljon uusia kandidaatteja z>10, mutta spektroskooppinen vahvistus on välttämätön luokitusten varmistamiseksi.

Minkälaisia kohteita ovat kaukaisimmat?

Yleisimmin luokitellut kaukaiset kohteet ovat galakseja, mutta myös kvasaarit (aktiiviset galaksien ytimessä olevat supermassiiviset mustat aukot) ja gamma‑ray burstit (GRB) voivat olla hyvin kaukana ja toimia merkkeinä varhaisesta ajasta. Esimerkiksi jotkin kvasaarit on löydetty z≈7−8-alueelta, ja useita GRB:itä on havaittu z>8-alueella (joissakin tapauksissa photometrisesti jopa korkeammilla arvoilla).

Onko “kaukaisin tunnettu” yksiselitteinen?

Ei täysin. Tilastollisesti ja julkaistujen tulosten mukaan on erotettava:

• Kandidaatit — fotometrisesti löydetyt ehdokkaat, joiden z-arvo voi olla korkea mutta joiden varaus on epävarma;
• Spektroskooppisesti vahvistetut kohteet — nämä muodostavat luotettavan listan kaukaisimmista tunnetuista kohteista;
• Muut kosmiset "rajapisteet" — esimerkiksi kosminen mikroaaltotausta (CMB) vastaa punasiirtymää z≈1100 ja kuvaa varhaisinta kokonaisuuden säteilyä, mutta se ei ole yksittäinen galaksi tai tähti.

Siksi eri lähteet saattavat antaa hieman erilaiset “ennätys”-listat riippuen siitä, hyväksytäänkö pelkät fotometriset kandidaatit vai vaaditaanko spektroskooppinen vahvistus.

Lyhyt yhteenveto ja huomautuksia

• Punasiirtymä z on perusmittari kaukaisuudelle: suurempi z = varhaisempi aika universumin historiassa.
• Gly (miljardi valovuotta) on kätevä etäisyysyksikkö, mutta kosmologisen etäisyyden tarkempi tulkinta vaatii tietoa siitä, käytetäänkö lookback timea vai comoving distancea.
• Uudet teleskoopit, erityisesti JWST, ovat merkittävästi laajentaneet z>8–10 -kandidaattien määrää, mutta spektroskooppinen vahvistus pysyy tärkeänä virheiden välttämiseksi.
• Täsmälliset ennätyslistat muuttuvat nopeasti, joten ajantasaisin tieto löytyy tuoreista julkaisuista ja koeasetelmien spektrimittauksista.

Aiheeseen liittyvät sivut

• Galaxy
• Luettelo galakseista
• IC 1101: suurin tunnettu galaksi, jossa on noin 100 biljoonaa tähteä.

 
Hubble katsoo menneisyyteen.  

Hae kirjaimella