Credit imagine: ESO
Deși Universul este în prezent o culoare bej în general, a fost mai albastru, potrivit astronomilor de la Observatorul European din Sud. Astronomii au calculat distanța și culoarea până la 300 de galaxii care erau cuprinse în sondajul Hubble Deep Sky, care a aruncat o privire profundă asupra unei regiuni a cerului din constelația de sud a Tuscanei.
O echipă internațională de astronomi [1] a determinat culoarea Universului când era foarte tânăr. În timp ce Universul este acum un fel de bej, în trecutul îndepărtat a fost mult mai bluer, într-un moment în care avea doar 2.500 de milioane de ani.
Acesta este rezultatul unei analize ample și minuțioase a peste 300 de galaxii văzute într-o mică zonă de cer sudic, așa-numitul câmp adânc Hubble Sud. Scopul principal al acestui studiu avansat a fost să înțeleagă modul în care conținutul stelar al Universului a fost asamblat și s-a schimbat în timp.
Astronomul olandez Marijn Franx, membru al echipei de la Leiden (Olanda), explică: „Culoarea albastră a Universului timpuriu este cauzată de lumina predominant albastră de la stelele tinere din galaxii. Culoarea roșie a Space Magazine este cauzată de numărul relativ mai mare de stele mai vechi și mai roșii. "
Liderul echipei, Gregory Rudnick, de la Institutul Max-Planck din Astrofizica (Garching, Germania), adaugă: „Deoarece cantitatea totală de lumină din Univers în trecut a fost aproximativ aceeași ca în prezent, iar o stea albastră tânără emite mult mai mult ușor decât o stea roșie veche, trebuie să fi fost mult mai puține stele în Universul tânăr decât există acum. Noile noastre descoperiri implică faptul că majoritatea stelelor din Univers s-au format relativ târziu, nu cu atât înainte de nașterea Soarelui nostru, într-un moment în care Universul avea în jur de 7.000 de milioane de ani. "
Aceste rezultate noi se bazează pe date unice colectate pe parcursul a peste 100 de ore de observații cu instrumentul multi-mod ISAAC de la ESO’s Very Large Telescope (VLT), ca parte a unui proiect de cercetare important, Faint InfraRed Extragalactic Survey (FIRES). Distanțele până la galaxii au fost estimate din luminozitatea lor în diferite benzi optice de lungime de undă aproape infraroșu.
Observând Universul timpuriu
Acum se știe că Soarele s-a format acum aproximativ 4,5 miliarde de ani. Dar când s-au format majoritatea celorlalte vedete din casa noastră Galaxy Galaxy? Și ce zici de stelele din alte galaxii? Acestea sunt câteva dintre întrebările cheie din astronomia actuală, dar nu pot fi răspunse decât prin observații cu cele mai mari telescoape din lume.
O modalitate de a aborda aceste probleme este de a observa direct Universul foarte tânăr - privind înapoi în timp. Pentru aceasta, astronomii profită de faptul că lumina emisă de galaxii foarte îndepărtate călătorește mult timp înainte de a ajunge la noi. Astfel, când astronomii privesc astfel de obiecte îndepărtate, îi văd așa cum au apărut cu mult timp în urmă.
Totuși, acele galaxii îndepărtate sunt extrem de slabe și aceste observații sunt, prin urmare, dificil din punct de vedere tehnic. O altă complicație este aceea că, datorită expansiunii Universului, lumina din acele galaxii este deplasată către lungimi de undă mai lungi [2], în afara intervalului de lungime de undă optică și în regiunea infraroșie.
Pentru a studia în detaliu acele galaxii timpurii, astronomii trebuie, prin urmare, să folosească cele mai mari telescoape la sol, colectând lumina slabă în timpul expunerilor foarte lungi. În plus, trebuie să folosească detectoare sensibile la infraroșu.
Telescoape ca niște ochi uriași
„Hubble Deep Field South (HDF-S)” este o porțiune foarte mică a cerului din constelația de sud a Tucanae („Toucan”). A fost selectat pentru studii foarte detaliate cu Telescopul Spațial Hubble (HST) și alte telescoape puternice. Imaginile optice ale acestui câmp obținut de HST reprezintă un timp total de expunere de 140 ore. Multe telescoape la sol au obținut, de asemenea, imagini și spectre de obiecte din această zonă de cer, în special telescoapele ESO din Chile.
O zonă de cer de 2,5 x 2,5 arcmin2 în direcția HDF-S a fost observată în contextul unui studiu amănunțit (Faint InfraRed Extragalactic Survey; FIRES, vezi ESO PR 23/02). Este puțin mai mare decât câmpul acoperit de camera WFPC2 de pe HST, dar este totuși de 100 de ori mai mică decât zona submenționată de luna plină.
Ori de câte ori acest câmp era vizibil din Observatorul Paranal al ESO și condițiile atmosferice erau optime, astronomii din ESO au indicat telescopul VLT ANTU de 8,2 m în această direcție, luând imagini cu infraroșu aproape cu instrumentul multi-mod ISAAC. În total, câmpul a fost observat mai mult de 100 de ore, iar imaginile rezultate (a se vedea ESO PR 23/02), sunt cele mai profunde puncte de vedere la sol în benzile J-și în infraroșu aproape. Imaginea trupei Ks este cea mai adâncă obținută vreodată din orice câmp din cer în această bandă spectrală, fie de la sol sau din spațiu.
Aceste date unice oferă o viziune excepțională și au permis acum studii fără precedent asupra populației de galaxii din Universul tânăr. Într-adevăr, din cauza condițiilor excepționale de vizionare la Paranal, datele obținute cu VLT au o claritate excelentă a imaginii (o „vizionare” de 0,48 arcsec) și pot fi combinate cu datele optice HST fără aproape nicio pierdere de calitate.
O culoare mai albă
Astronomii au putut detecta fără echivoc aproximativ 300 de galaxii pe aceste imagini. Pentru fiecare dintre ei, ei au măsurat distanța prin determinarea redshift [2]. Acest lucru a fost realizat cu ajutorul unei metode recent îmbunătățite, care se bazează pe compararea luminozității fiecărui obiect din toate benzile spectrale individuale cu cea a unui set de galaxii din apropiere.
În acest fel, galaxii au fost găsite pe câmp cu redshift-uri de până la z = 3,2, ceea ce corespunde distanțelor în jur de 11 500 milioane de ani-lumină. Cu alte cuvinte, astronomii vedeau lumina acestor galaxii foarte îndepărtate așa cum erau când Universul avea doar aproximativ 2,2 miliarde de ani.
Astronomii au determinat ulterior cantitatea de lumină emisă de fiecare galaxie, astfel încât efectele redshift-ului au fost „înlăturate”. Adică au măsurat cantitatea de lumină la diferite lungimi de undă (culori), așa cum ar fi fost înregistrată de un observator în apropierea acelei galaxii. Desigur, aceasta se referă doar la lumina de la stele care nu sunt foarte întunecate de praf.
Rezumând lumina emisă la diferite lungimi de undă de toate galaxiile dintr-o epocă cosmică dată, astronomii ar putea apoi să determine și culoarea medie a Universului („culoarea cosmică”) în acea epocă. Mai mult, ei au putut să măsoare modul în care această culoare s-a schimbat, pe măsură ce Universul a devenit mai vechi.
Ei concluzionează că culoarea cosmică se înroșește cu timpul. În special, în trecut a fost mult mai bluer; acum, la vârsta de aproape 14.000 de milioane de ani, Universul are un fel de culoare bej.
Când s-au format stelele?
Schimbarea culorii cosmice cu timpul poate fi interesantă în sine, dar este, de asemenea, un instrument esențial pentru a determina cât de rapid au fost asamblate stele în Univers.
Într-adevăr, în timp ce formarea stelelor în galaxiile individuale poate avea istorii complicate, uneori accelerând în adevărate „explozii de stele”, noile observații - acum bazate pe multe galaxii - arată că „istoria medie” a formării stelare în Univers este mult mai simplu. Acest lucru este evident prin schimbarea observată, lină a culorii cosmice pe măsură ce Universul a devenit mai vechi.
Folosind culoarea cosmică, astronomii au putut, de asemenea, să determine modul în care vârsta medie a stelelor relativ neobservate în Univers s-a schimbat odată cu timpul. Întrucât Universul a fost mult mai înflăcărat în trecut decât acum, ei au ajuns la concluzia că Universul nu produce atâtea stele albastre (masă mare, de scurtă durată) acum cum a fost mai devreme, în timp ce roșul (masa scăzută) , de lungă durată) stele din generațiile anterioare de formare a stelelor sunt încă prezente. Stelele albastre, masive, mor mai repede decât stelele roșii, cu masă scăzută și, prin urmare, pe măsură ce vârsta unui grup de stele crește, stelele albastre de scurtă durată mor și culoarea medie a grupului devine mai roșie. La fel și Universul în ansamblu.
Acest comportament are o oarecare asemănare cu tendința de îmbătrânire în țările occidentale moderne, unde se nasc mai puțini bebeluși decât în trecut și oamenii trăiesc mai mult decât în trecut, cu efectul total că vârsta medie a populației este în creștere.
Astronomii au stabilit câte stele s-au format deja când Universul avea doar 3.000 de milioane de ani. Stelele tinere (de culoare albastră) emit mai multă lumină decât stelele mai vechi (roșii). Cu toate acestea, întrucât a existat aproape la fel de multă lumină în Universul tânăr ca în prezent - deși galaxiile sunt acum mult mai roșii - acest lucru implică faptul că în Universul timpur au existat mai puține stele decât în prezent. Studiul de față dezvăluie că la acea vreme mai devreme existau zece ori mai puține stele decât acum.
În cele din urmă, astronomii au descoperit că aproximativ jumătate din stelele din galaxiile observate s-au format după perioada în care Universul era cam la jumătate mai vechi (7.000 de milioane de ani după Big Bang), cât este în prezent (14.000 de milioane de ani).
Deși acest rezultat a fost derivat dintr-un studiu al unui câmp foarte mic al cerului și, prin urmare, poate să nu fie complet reprezentativ al Universului în ansamblu, rezultatul prezent s-a dovedit a fi în alte câmpuri cerului.
Sursa originală: Comunicat de știri ESO
