National Aeronautics and Space Administration
A képről
A jelenlegi megfigyelések szerint az Univerzum körülbelül 13,7 milliárd éves. Tudjuk, hogy a fénynek idő kell az utazáshoz, így ha egy 13 milliárd fényévre lévő objektumot figyelünk meg, akkor az a fény már 13 milliárd éve halad felénk. Lényegében úgy látjuk az adott objektumot, ahogyan az 13 milliárd évvel ezelőtt megjelent.
Minden egyes év elteltével a legújabb technológiánk lehetővé teszi számunkra, hogy egyre messzebbre és messzebbre lássunk.
Az utazásunk ezen állomásához használt kép a Hubble Ultra Deep Field (UDF). Az UDF a mai napig a látható világegyetem egyik legmélyebb látképe; minden bizonnyal ez volt a legmélyebb, amikor eredetileg 2003-2004-ben létrehozták. Körülbelül 10 000 galaxis található ebben a nézetben, amely egyfajta “magmintát” jelent a Fornax csillagkép közelében lévő égbolt egy nagyon szűk részén. A képen látható legkisebb, legvörösebb galaxisok, amelyekből körülbelül 100 van, a legtávolabbi ismert objektumok közé tartoznak!
Az UDF körülbelül 13 milliárd évre tekint vissza (körülbelül 400 és 800 millió évvel az ősrobbanás után). Az ebben az időszakban létező galaxisok nagyon fiatalok lennének, és szerkezetük és megjelenésük nagyban különbözne a ma a közelben látható nagy spiráloktól.
Melyik a Földtől legtávolabbi ismert objektum?
Frissítve 16.03.02: Itt vannak a legújabb jelöltek (2015 szeptemberében, illetve májusában) az eddig észlelt legtávolabbi galaxisra. Az EGS8p7 több mint 13,2 milliárd fényévre, az EGS-zs8-1 pedig 13,1 milliárd fényévre.
2012 decemberében a csillagászok bejelentették, hogy a Hubble Űrteleszkóp hét, tőlünk több mint 13 milliárd fényévre lévő primitív galaxist fedezett fel. Az eredmények az Ultra Deep Field (UDF) néven ismert égbolt egyazon foltjának felméréséből származnak. Ez az UDF12 nevű felmérés a Hubble Wide Field Camera 3-mal a Hubble bármely korábbi Hubble-megfigyelésnél mélyebbre hatolt az űrbe a közeli infravörös fényben.
Miért infravörösben? Mert az Univerzum tágul, ezért minél távolabbra nézünk, annál gyorsabban távolodnak tőlünk az objektumok, ami fényüket a vörös felé tolja el. A vöröseltolódás azt jelenti, hogy az ultraibolya vagy látható fényként kibocsátott fény egyre inkább a vörösebb hullámhosszak felé tolódik el.
Az újonnan felfedezett galaxisok rendkívüli távolsága azt jelenti, hogy fényük több mint 13 milliárd éve halad felénk, mégpedig abból az időből, amikor az Univerzum a jelenlegi korának kevesebb mint 4%-a volt.
Felfedezésük, amelyről bővebben a NASA cikkében olvashat, azért izgalmas, mert képet adhat arról, hogy milyen bőséges galaxisok voltak közel ahhoz a korszakhoz, amikor a csillagászok szerint a galaxisok először kezdtek kialakulni. (Phil Plaitnek is van egy jó rovata erről a felfedezésről.)
Az írás pillanatában úgy tűnik, hogy a Hubble friss felfedezésének egyik galaxisa távolsági rekordot dönthet – 380 millió évvel az ősrobbanás után figyelték meg, 11,9-es vöröseltolódással. Ez azt jelenti, hogy ennek a galaxisnak a fénye (az alábbi képen) 13,3+ milliárd fényévvel ezelőtt távozott.
Alig egy hónappal ezelőtt ez az objektum volt az aktuális jelölt: egy fiatal galaxis, a MACS0647-JD. Ez csak egy parányi töredéke a mi Tejútrendszerünk méretének – és 420 millió évvel az ősrobbanás után figyelték meg, amikor a világegyetem a jelenlegi 13,7 milliárd éves korának 3 százaléka volt. A galaxis észleléséhez a csillagászok a MACS J0647+7015 masszív galaxishalmaz erőteljes gravitációját használták fel a távoli galaxis fényének felnagyítására; ezt a hatást gravitációs lencsézésnek nevezik.
Még 2012-ben a NASA Spitzer és Hubble űrteleszkópjainak együttes erejével, valamint a gravitációs lencsézés alkalmazásával csillagászok egy csapata kiszúrta az akkor talán legtávolabbi galaxist, amelyet valaha láttak. Ennek a fiatal galaxisnak, a MACS1149-JD-nek a fényét akkor bocsátották ki, amikor a 13,7 milliárd éves világegyetemünk mindössze 500 millió éves volt.
2010-ben a Hubble Ultra Deep Fieldben megtalálták a legtávolabbi galaxis jelöltjét. Az UDFy-38135539 feltételezhetően 13,1 milliárd fényévre van tőlünk. További információk Phil Plait blogjának ebben a cikkében olvashatók. Az ő felcímkézett képeit használtam:
A Hubble Ultra Deep Field objektumai lehetnek a legtávolabbi ismert objektumok, de vannak más versenyzők is.
Ezek közé tartozik az Abell 1835 IR1916 nevű galaxis, amelyet 2004-ben fedeztek fel az Európai Déli Obszervatórium csillagászai a Very Large Telescope közeli infravörös műszerével. Az objektum azért látható számunkra, mert az Abell 1835-ös galaxishalmaz gravitációs lencsézése miatt az objektum és köztünk helyezkedik el. Ez a galaxis feltehetően körülbelül 13,2 milliárd fényévre van tőlünk, ami azt jelenti, hogy körülbelül 500 millió évvel az ősrobbanás után keletkezhetett. Megjegyzendő azonban, hogy ezt a leletet más műszerekkel nem sikerült ellenőrizni – a Spitzer űrteleszkóp 2006-ban próbálkozott, sikertelenül.
Szintén 2004-ben egy csapat a Hubble Űrteleszkóp és a Keck Obszervatórium segítségével felfedezett egy olyan galaxist, amely feltehetően mintegy 13 milliárd évnyire van tőlünk. Az Abell 2218 galaxishalmaz megfigyelésekor találták meg. A távoli galaxis fénye a gravitációs lencsézés miatt volt látható. A nagyon távoli objektum a bekarikázott. További információért olvassa el ezt a sajtóközleményt.
Aztán ott van az infravörös James Webb űrteleszkóp. Ha visszaemlékeznek, a Hubble-nak van közeli infravörös képessége, de nincs közép-infravörös, és a nagyon nagy vöröseltolódású objektumok esetében ahhoz, hogy ezeket a legtávolabbi objektumokat lássuk, egy nagy teljesítményű, közép-infravörös képességű teleszkópra lenne szükség. A JWST képes lesz visszanézni az ősrobbanás után született első fényes objektumokig.
Sőt, a JWST egyik célja, hogy még ennél is messzebbre, az ősrobbanás után mindössze 200 millió évvel visszanézzen. A galaxisok fejlődésének egyik modellje szerint az első galaxisok ekkor keletkeztek, és a JWST-re szükségünk van, hogy teszteljük ezt az elméleti előrejelzést!
(Megjegyzés: a JWST gravitációs lencsézés nélkül is képes lesz látni ezeket az első galaxisokat; a gravitációs lencsézés talán lehetővé tenné, hogy jobban lássuk őket, de nem feltétlenül engedné, hogy az időben még hátrébb lássunk.)
Távolsági információk
A legújabban észlelt objektumok némelyike az Univerzum standard modellje alapján több mint 13 milliárd fényévre lehet. Ezen objektumok feltételezett távolságának megerősítéséhez azonban nagy teljesítményű új generációs teleszkópokra, például a James Webb Űrteleszkópra lesz szükség.
Amikor 13 milliárd fényévet átváltunk kilométerekre, megdöbbentően sok nullát találunk – ez körülbelül 123 000 000 000 000 000 000 000 000 000 km-t jelent.
Az idő előrehaladtával egyre messzebbre és messzebbre fogunk látni – így betekintést nyerhetünk az Univerzum létezésének kezdeteibe!
Hogyan számoljuk ki az ilyen nagyságrendű távolságokat?
Az ilyen távolságoknál az objektumok vöröseltolódását használjuk, és a Hubble-törvényt kiterjesztjük a távoli Univerzumra. Itt ismernünk kell a történelmet, hogy a világegyetem az egyes időpontokban milyen gyorsan tágult. Ez kiszámítható a normál és sötét anyag, valamint a sötét energia mennyiségéből. Próbálja ki Wright professzor Javascript kozmológiai kalkulátorát:
http://www.astro.ucla.edu/~wright/CosmoCalc.html
A Hubble-törvényről bővebben a legközelebbi szuperhalmazok távolságának meghatározásáról szóló részben olvashat.
Miért fontosak ezek a távolságok a csillagászok számára?
A tudósok az Univerzum korát 13,73 milliárd évesre becsülték (körülbelül 120 millió év bizonytalansággal). Amikor egy 13 milliárd fényévre lévő objektumot figyelünk meg, lényegében azt figyeljük meg, ami 13 milliárd évvel ezelőtt volt, amikor az Univerzum még fiatal volt. A korai Univerzum kialakulásának megértéséhez fontos, hogy láthassuk és így remélhetőleg meg is érthetjük a korai Univerzumot. Ha elég messzire visszatekintünk, talán megpillanthatjuk az első galaxisokat, amint éppen kialakulóban voltak. Talán egy napon képesek leszünk látni az első galaxisok kialakulását. Lehet, hogy még ennél is messzebbre látunk vissza? Ezt csak az idő (és a technológia) fogja megmondani!
Az utazási idő
A 17,3 km/sec sebességgel (amilyen gyorsan a Voyager távolodik a Naptól) körülbelül 225.000.000.000.000 évbe telne, hogy elérjük ezt a távolságot. Fénysebességgel ez 13 milliárd évbe telne!
Hátra