A NASA/ESA Hubble-űrteleszkóp új eredményei szerint korábban keletkeztek az első csillagok és galaxisok, mint eddig gondoltuk. Európai csillagászok egy csoportja az Univerzum 500 millió éves koráig tekintett vissza, de nem találták nyomát a csillagok titokzatos első generációjának, amelyeket III. populációs csillagoknak nevezünk.
A legelső galaxisok felkutatása továbbra is a modern csillagászat egyik legnagyobb kihívása. Egyelőre nem tudjuk, mikor, illetve hogyan keletkeztek az Univerzum első csillagai és galaxisai. A Hubble-űrteleszkóp nagy határfényességű megfigyeléseivel („mélyvizsgálat”) olyan objektumokat is megpillanthatunk, amelyek fénye még a körülbelül 500 millió éves Univerzum idejéből származik. Az új eredmények a kutatócsoport 2019-ben publikált tanulmányára építenek, és a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) nemzetközi tudományos folyóiratban fognak megjelenni.
A Rachana Bhatawdekar (ESA) vezette európai kutatócsoport a Világegyetem legelső csillagait, a III. populáció csillagait kutatja, amelyek az ősrobbanás utáni ősi anyagból alakultak ki. Ezek a feltételezett égitestek hidrogénből, héliumból és kis mennyiségben lítiumból állhattak, hiszen a csillagokban zajló, nehezebb elemeket (például oxigént, nitrogént, szenet és vasat) előállító magfúziós folyamatok megindulása előtt csak ezek léteztek. A csillagászati konvenciók szerint a Naphoz hasonló, nehezebb elemekben dúsabb csillagokat tekintjük az I. populációnak, míg az alacsonyabb fémtartalmú, idősebb, többnyire a Tejútrendszer halójában, illetve a gömbhalmazokban található csillagokat a II. populációnak.
Bhatawdekar és társai a MACS J0416 jelű galaxishalmazban és környezetében vizsgálták az Univerzum körülbelül 500 millió és egymilliárd éves kora közti időszakot, a Hubble mellett a Spitzer-űrteleszkóppal és az Európai Déli Obszervatórium (ESO) földi bázisú Very Large Telescope-jával felvett adatok alapján. Az Univerzum tágulása miatt a távoli galaxisok fénye az ultraibolya és látható tartományból az elektromágneses spektrum infravörös részébe tolódik el. Mivel ebben a kozmikus időintervallumban nem találták az első generációs, III. populációs csillagok jeleit, arra következtethetünk, hogy a galaxisoknak még korábban kellett kialakulniuk, mint eddig gondoltuk.
Az eredményeket a Hubble-űrteleszkóp Wide Field Camera 3 (infravörös tartomány) és Advanced Camera for Surveys (optikai tartomány) műszereivel, a Hubble Frontier Fields program keretein belül érték el. A programban 2012 és 2017 között hat távoli galaxishalmazt figyeltek meg, ezzel pedig a galaxishalmazokról és mögöttük található galaxisokról valaha készített legnagyobb határfényességű megfigyeléseket hajtották végre. A halmazok mögötti galaxisok a gravitációs lencsézés hatására váltak megfigyelhetővé, így a korábban látottaknál tízszer-százszor halványabb galaxisokról is készülhettek mérések. Az előtérben található galaxishalmazok tömege elég nagy ahhoz, hogy a látóirány mentén mögöttük levő, távolabbi galaxisok képét fókuszálják és felnagyítsák, így a Hubble is egyfajta kozmikus nagyítóként használta őket arra, hogy az egyébként érzékenységi határán kívül eső, halvány objektumokat is megfigyelje.
Bhatawdekar és csapatának újítása egy olyan technológia, amellyel kiszűrik a gravitációs lencseként működő előtérgalaxisok fényét. Így jóval kisebb tömegű galaxisokat is meg tudtak figyelni, mint arra korábban a Hubble-űrtávcsővel képesek voltak, olyan távolságban, ahol az Univerzum már egymilliárd évesnél is fiatalabb volt. A kozmikus időnek ezen pontjáról hiányzó egzotikus csillagpopulációk, valamint a számos kis tömegű galaxis felfedezése alátámasztja azt az elméletet is, miszerint a korai Univerzumot kitöltő semleges hidrogénfelhők reionizációjáért a korai, kis tömegű galaxisok a felelősek. A reionizáció a fiatal Univerzum azon időszaka, amikor a semleges intergalaktikus gázt az első csillagok és galaxisok ionizálták, és ennek következtében sokkal átlátszóbbá vált a tér.
Az első csillagok és galaxisok kialakulása tehát úgy tűnik, jóval korábban ment végbe, mint ameddig a Hubble ellát, még akkor is, ha előtérgalaxisokat használunk kozmikus nagyítóként. Ez még izgalmasabbá teszi a várva várt James Webb-űrteleszkóp jövőbeli kutatásait, hiszen a HST-nél jelentősen nagyobb fénygyűjtő képességű és az infravörös tartományban működő új eszköz pontosan a legkorábbi csillag- és galaxisgenerációk fényére lesz érzékeny.
Forrás: ESA
