Az ESO VLT távcsőegyüttesének MUSE műszerével végzett mélyészlelések távoli galaxisok körüli hatalmas kozmikus hidrogénraktárak létezésére utalnak. A MUSE kivételes érzékenysége lehetővé tette a halvány hidrogénfelhők Lyman-alfa-sugárzása utófényének közvetlen detektálását, csaknem az egész égbolt láthatatlan izzásának felfedését.
Egy nemzetközi csillagászcsoport az ESO VLT távcsőegyüttesének MUSE műszerével a hidrogén Lyman-alfa-sugárzásának váratlan többletét fedezte fel a Hubble ultramélyvizsgálati mezőben (Hubble Ultra Deep Field, HUDF). A detektált sugárzás csaknem az egész látómezőt lefedte, ez alapján pedig a csoport azt feltételezi, hogy gyakorlatilag az egész égbolt a korai Univerzum láthatatlan Lyman-alfa sugárzásának utófényében tündököl [1].
A csillagászok számára már nagyon régóta nem szokatlan, hogy az égbolt különböző hullámhosszakon nagyon eltérően néz ki, a Lyman-alfa-emisszió utófényének kiterjedése azonban mégis meglepte őket. „A felismerés, hogy a távoli hidrogénfelhők Lyman-alfa-sugárzásának észlelésekor az egész égbolt szinte »parázslik« az optikai tartományban, szó szerint szemünket felnyitó meglepetés volt” – magyarázta Kasper Borello Schmidt, a kutatócsoport egyik tagja.
„Nagyon különleges felfedezés!” – tette hozzá a csoport egy másik tagja, Themiya Nanayakkara. „Ha legközelebb felnézel a Hold nélküli éjszakai égboltra, a csillagokat csodálva jusson eszedbe az Univerzum alapvető építőkövének, a hidrogénnek egész égboltot beragyogó láthatatlan sugárzása.”
A csoport által letapogatott HUDF egy amúgy szinte figyelemre sem méltó régió a Fornax (Kemence) csillagképben, amelyet az tett ismertté, hogy a NASA/ESA Hubble-űrtávcsöve – minden addiginál messzebb tekintve az űr mélységeibe – több mint 270 órányi megfigyeléssel 2004-ben alaposan feltérképezte a területet.
A HUDF-észlelések felfedték, hogy az ég egyébként szinte teljesen sötétnek tűnő foltját galaxisok ezrei népesítik be, megrázóan érzékeltetve jelentéktelenségünket az Univerzum méretéhez képest. A MUSE kimagasló képességeinek köszönhetően most azonban még messzebbre tekinthettünk. A Lyman-alfa-sugárzás utófényének detektálása a Hubble ultramélyvizsgálati mezőben az első alkalom, hogy a csillagászok megpillanthatták a legelső galaxisokat övező gázburkok ezen halvány emisszióját.
A MUSE műszer, amellyel a megfigyeléseket végezték, az egyik legkorszerűbb látómező-integráló spektrográf, az ESO Paranal Obszervatóriuma VLT távcsőegyüttesének 4. egységén működik [2]. Az észlelések során a MUSE képes a detektora minden egyes pixelére eső fény spektrumát előállítani. A csillagászati objektumokról érkező fény teljes színképének vizsgálatával pedig mélyebb betekintést nyerhetünk az Univerzumban zajló asztrofizikai folyamatokba [3].
„A MUSE-észlelések a korai Univerzum galaxisait övező diffúz »gázgubók« teljesen új képét tárják elénk” – mutatott rá a csapat egy másik tagja, Philipp Richter.
A megfigyeléseket végző nemzetközi csillagászcsoport próbált arra is magyarázatot találni, hogy mi készteti a távoli hidrogénfelhőket a Lyman-alfa-sugárzás kibocsátására, de a pontos ok egyelőre még rejtély. Mivel azonban úgy vélik, hogy a sugárzás az egész éjszakai égboltot lefedi, a jövőbeli kutatások minden bizonnyal feltárják majd az eredetét.
„A jövőben még érzékenyebb mérések elvégzését tervezzük” – mondta el zárásként Lutz Wisotzki, a csoport vezetője. „Szeretnénk részletesen feltérképezni az atomos hidrogén hatalmas kozmikus raktárainak térbeli eloszlását.”
[1] Az elektromágneses sugárzás megdöbbentően nagy, ám mégis csak véges sebességgel terjed, ami azt jelenti, hogy a rendkívül nagy távolságban lévő galaxisok fénye hosszú ideig utazott, mielőtt elérte a Földet, így ablakot nyit a múltra, mikor az Univerzum még sokkal fiatalabb volt.
[2] A VLT 4. egységén (Yepun) több kivételesen fejlett technológiájú műszer működik, például az AOF adaptív optikai berendezés (Adaptive Optics Facility), amelyet az Amerikai Optikai Társaság éppen most tüntetett ki a 2018-as Paul F. Forman Mérnökcsoporti Kiválósági Díjjal.
[3] A MUSE által utófényként észlelt Lyman-alfa-sugárzás a hidrogénatomok atomi elektronátmeneteihez kötődik, amelyek során azok 122 nanométer körüli hullámhosszúságú sugárzást bocsátanak ki. Ezt azonban a Föld légköre teljes egészében elnyeli. Csak a rendkívül nagy távolságban lévő galaxisok Lyman-alfa-sugárzása vöröseltolódott utófényének elegendően nagy a hullámhossza ahhoz, hogy akadálytalanul áthatolhasson bolygónk atmoszféráján, és így az ESO földi távcsövei is detektálhassák.
A kutatás eredményeit a Nature magazinban megjelent „Nearly 100% of the sky is covered by Lyman-α emission around high redshift galaxies” c. szakcikk részletezi.
Forrás: eso1832hu — Tudományos közlemények
