Et europæisk hold af astronomer har ved hjælp af ESO’s Very Large Telescope (VLT) målt afstanden til den hidtil fjerneste galakse. Ved omhyggeligt at analysere den meget svage glød fra galaksen har de fundet ud af, at de ser den på det tidspunkt, hvor universet kun var 600 millioner år gammelt

Det er de første bekræftende observationer af en galakse, hvis lys får den ugennemsigtige brinttåge, som fyldte kosmos på dette tidlige tidspunkt, til at lette. Resultaterne offentliggøres den 21. oktober i tidsskriftet Nature.

”Ved at bruge ESO’s Very Large Telescope har vi fået bekræftet, at en galakse, som tidligere er blevet opdaget af Hubble, er det fjerneste objekt, der er indtil nu er blevet identificeret så langt ude i universet,” siger Matt Lehnert fra Observatoire de Paris, som er hovedforfatter på artiklen, der fortæller om resultaterne. ”VLT og dets SINFONI-spektrografs ydeevne giver os mulighed for at måle afstanden til denne meget lyssvage galakse, og vi har fundet ud af, at vi ser den, da universet var mindre end 600 millioner år gammelt.”

Det er yderst vanskeligt at studere disse første galakser. Når deres oprindeligt klare lys endelig når ned til Jorden, ser de meget lyssvage og små ud. Desuden falder det meste af dette svage lys i den infrarøde del af spektret, fordi dets bølgelængde er blevet strakt på grund af universets udvidelse – en effekt, der kaldes rødforskydning. For at gøre ondt værre, var universet på dette tidlige tidspunkt, mindre end en milliard år efter big bang, ikke helt gennemsigtigt. En stor del af det var fyldt med en tåge af brintgas, der absorberede det kraftige ultraviolette lys fra unge galakser. Perioden, hvor dette ultraviolette lys fik tågen til at lette, er kendt som reioniserings-perioden. På trods af disse udfordringer har det nye Wide Field Camera 3 på NASA/ESA’s Hubble-rumteleskop i 2009 opdaget flere gode kandidat-objekter, der menes at være galakser, som lyste op i reioniserings-æraen. Det er en enorm udfordring, at bekræfte afstande til så lyssvage og fjerne objekter, og det kan kun gøres pålideligt ved hjælp af spektroskopi udført med meget store jordbaserede teleskoper, ved at måle rødforskydningen af galaksens lys.

Matt Lehnert tager historien op: ”Efter annonceringen af kandidat-galakserne fra Hubble lavede vi en hurtig beregning. Og vi blev begejstrede, da vi fandt ud af, at den enorme lysmængde VLT kan indsamle, kombineret med følsomheden af det infrarøde spektroskopiske instrument, SINFONI og en meget lang eksponeringstid, lige netop burde give os mulighed for at fange den ekstremt svage glød fra en af disse fjerntliggende galakser og måle dens afstand.”

På særlig anmodning til ESO’s generaldirektør, fik de teleskoptid på VLT og observerede en kandidat-galakse kaldet UDFy-38135539 i 16 timer. Efter to måneders meget omhyggelig analyse og kontrol af deres resultater nåede holdet frem til, at de tydeligt havde registreret den meget svage glød fra brint med en rødforskydning på 8,6. Det gør denne galakse til det fjerneste objekt nogensinde, der er bekræftet med spektroskopi. En rødforskydning på 8,6 svarer til en galakse set kun 600 millioner år efter big bang.

Medforfatter Nicole Nesvadba (Institut d’Astrophysique Spatiale) opsummerer dette arbejde: ”Måling af rødforskydningen af den mest fjerntliggende galakse hidtil er meget spændende i sig selv, men de astrofysiske konsekvenser af denne opdagelse er endnu vigtigere. Det er første gang, vi med sikkerhed ved, at vi ser på en af de galakser, der fik tågen, som havde fyldt det meget tidlige univers, til at lette.”

En af de overraskende ting ved denne opdagelse er, at gløden fra UDFy-38135539 ikke synes at være kraftig nok til selv at få brinttågen til at lette. ”Der må være andre galakser, formentlig mere lyssvage og lettere, sammen med UDFy-38135539, som også har medvirket til at gøre rummet omkring galaksen gennemsigtigt. Uden denne yderligere hjælp, ville lyset fra galaksen, uanset hvor klart det var, have været fanget i den omkringliggende brinttåge, og vi ville ikke have været i stand til at opdage den,” forklarer medforfatter Mark Swinbank (University of Durham).

Medforfatter Jean-Gabriel Cuby (Laboratoire d’Astrophysique de Marseille) bemærker: ”For at studere reioniserings-perioden og dannelsen af galakser presses de nuværende teleskoper og instrumenter til det yderste. Men det er netop videnskab af denne type, der vil blive rutine, når ESO’s European Extremely Large Telescope – der vil være det største optiske og nærinfrarøde teleskop i verden – bliver taget i brug.”

Kilde: ESO