National Aeronautics and Space Administration
O obrazie
Obecne obserwacje sugerują, że Wszechświat ma około 13,7 miliarda lat. Wiemy, że światło potrzebuje czasu, aby podróżować, więc jeśli obserwujemy obiekt, który jest 13 miliardów lat świetlnych od nas, to światło podróżowało w naszą stronę przez 13 miliardów lat. Zasadniczo widzimy ten obiekt tak, jak pojawił się 13 miliardów lat temu.
Z każdym mijającym rokiem nasza najnowsza technologia pozwala nam sięgać coraz dalej wstecz.
Obraz użyty na tym przystanku naszej podróży to Ultragłębokie Pole Hubble’a (UDF). UDF jest jednym z najgłębszych dotychczasowych widoków widzialnego wszechświata; z pewnością był najgłębszy, gdy został pierwotnie utworzony w latach 2003-2004. W tym widoku znajduje się około 10 000 galaktyk, co stanowi swego rodzaju „próbkę rdzeniową” bardzo wąskiego skrawka nieba w pobliżu gwiazdozbioru Fornax. Najmniejsze, najbardziej czerwone galaktyki na obrazie, których jest około 100, należą do najodleglejszych znanych obiektów!
UDF sięga około 13 miliardów lat wstecz (w przybliżeniu między 400 a 800 milionów lat po Wielkim Wybuchu). Galaktyki, które istniały w tym okresie czasu byłyby bardzo młode i bardzo różniłyby się strukturą i wyglądem od wielkich spirali, które widzimy w pobliżu dzisiaj.
Jaki jest najdalszy znany obiekt z Ziemi?
Uaktualnienie 02/03/16: Oto najnowsi kandydaci (odpowiednio na wrzesień i maj 2015) na najdalszą wykrytą dotąd galaktykę. EGS8p7 w odległości ponad 13,2 miliarda lat świetlnych, oraz EGS-zs8-1 w odległości 13,1 miliarda lat świetlnych.
W grudniu 2012 roku astronomowie ogłosili odkrycie przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a siedmiu prymitywnych galaktyk znajdujących się w odległości ponad 13 miliardów lat świetlnych od nas. Wyniki pochodzą z badania tego samego skrawka nieba, znanego jako Ultra Głębokie Pole (UDF). Badanie to, nazwane UDF12, wykorzystało kamerę Hubble’a Wide Field Camera 3 do zajrzenia w przestrzeń kosmiczną w świetle bliskiej podczerwieni głębiej niż jakakolwiek wcześniejsza obserwacja Hubble’a.
Dlaczego podczerwień? Ponieważ Wszechświat się rozszerza, dlatego im dalej wstecz patrzymy, tym szybciej obiekty oddalają się od nas, co przesuwa ich światło w kierunku czerwieni. Przesunięcie ku czerwieni oznacza, że światło emitowane jako ultrafiolet lub światło widzialne jest coraz bardziej przesunięte ku czerwieni.
Szeroka odległość tych nowo odkrytych galaktyk oznacza, że ich światło podróżowało do nas przez ponad 13 miliardów lat, od czasu, gdy Wszechświat miał mniej niż 4% swojego obecnego wieku.
Jego odkrycie, o którym można przeczytać więcej w artykule NASA, jest ekscytujące, ponieważ może dać nam pojęcie o tym, jak obfite były galaktyki blisko epoki, w której astronomowie uważają, że galaktyki po raz pierwszy zaczęły się formować. (Phil Plait ma również dobry felieton o tym odkryciu.)
W chwili obecnej wydaje się, że jedna z galaktyk w tym niedawnym odkryciu Hubble’a może być rekordzistką odległości – została zaobserwowana 380 milionów lat po Wielkim Wybuchu, z przesunięciem ku czerwieni 11,9. Oznacza to, że światło z tej galaktyki (na zdjęciu poniżej) opuściło ją 13,3+ miliarda lat świetlnych temu.
Już niecały miesiąc temu aktualnym kandydatem był ten obiekt: młoda galaktyka o nazwie MACS0647-JD. Jest ona zaledwie maleńkim ułamkiem rozmiaru naszej Drogi Mlecznej – i została zaobserwowana 420 milionów lat po Wielkim Wybuchu, kiedy Wszechświat miał 3 procent swojego obecnego wieku 13,7 miliarda lat. Aby dostrzec tę galaktykę, astronomowie wykorzystali potężną grawitację z masywnej gromady galaktyk MACS J0647+7015 do powiększenia światła z odległej galaktyki; efekt ten nazywany jest soczewkowaniem grawitacyjnym.
Wcześniej w 2012 roku, dzięki połączonej mocy Kosmicznych Teleskopów NASA Spitzera i Hubble’a, jak również wykorzystaniu soczewkowania grawitacyjnego, zespół astronomów dostrzegł to, co mogło być najodleglejszą galaktyką, jaką kiedykolwiek widziano. Światło z tej młodej galaktyki, MACS1149-JD, zostało wyemitowane, gdy nasz 13,7-miliardowy Wszechświat miał zaledwie 500 milionów lat.
W 2010 roku w Ultragłębokim Polu Hubble’a znaleziono kandydata na najbardziej odległą galaktykę. Uważa się, że UDFy-38135539 jest odległa o 13,1 miliarda lat świetlnych. Jest więcej informacji w tym artykule na blogu Phila Plaita. Użyłem jego oznaczonych obrazów:
Obiekty w Ultragłębokim Polu Hubble’a mogą być najdalszymi znanymi obiektami, ale są też inni pretendenci.
Należą do nich galaktyka o nazwie Abell 1835 IR1916, która została odkryta w 2004 roku przez astronomów z Europejskiego Obserwatorium Południowego przy użyciu instrumentu działającego w bliskiej podczerwieni na Bardzo Dużym Teleskopie. Obiekt ten jest dla nas widoczny dzięki soczewkowaniu grawitacyjnemu przez gromadę galaktyk Abell 1835, która znajduje się pomiędzy tym obiektem a nami. Uważa się, że galaktyka ta znajduje się w odległości około 13,2 miliarda lat świetlnych, co oznacza, że pochodzi ona z okresu około 500 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Zauważ jednak, że znalezisko to nie zostało zweryfikowane przez inne instrumenty – Kosmiczny Teleskop Spitzera próbował w 2006 roku bez powodzenia.
W 2004 roku zespół korzystający zarówno z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, jak i Obserwatorium Keck odkrył galaktykę, która, jak się uważa, znajduje się około 13 miliardów lat od nas. Została ona znaleziona podczas obserwacji gromady galaktyk Abell 2218. Światło z odległej galaktyki było widoczne dzięki soczewkowaniu grawitacyjnemu. Bardzo odległy obiekt to ten otoczony kółkiem. Więcej informacji można znaleźć w tej informacji prasowej.
Następnie mamy Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba pracujący w podczerwieni. Jeśli pamiętasz, Hubble ma możliwość obserwacji w bliskiej podczerwieni, ale nie w średniej podczerwieni, a w przypadku obiektów o bardzo wysokich przesunięciach ku czerwieni, zobaczenie tych najbardziej odległych obiektów wymagałoby potężnego teleskopu z możliwością obserwacji w średniej podczerwieni. JWST będzie w stanie zobaczyć pierwsze świecące obiekty, które narodziły się po Wielkim Wybuchu.
W rzeczywistości, jednym z celów JWST jest spojrzenie jeszcze dalej wstecz, do zaledwie 200 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Jeden z modeli ewolucji galaktyk zakłada, że pierwsze galaktyki uformowały się właśnie wtedy i potrzebujemy JWST, aby przetestować to teoretyczne przewidywanie!
(Uwaga: JWST będzie w stanie zobaczyć te pierwsze galaktyki bez pomocy soczewkowania grawitacyjnego; soczewkowanie grawitacyjne może pozwolić nam zobaczyć je lepiej, ale niekoniecznie pozwoli nam zobaczyć dalej w czasie).
Informacja o odległościach
Najnowsze z wykrytych obiektów mogą być oddalone o ponad 13 miliardów lat świetlnych, jak wynika ze standardowego modelu Wszechświata. Jednak do potwierdzenia przypuszczalnych odległości tych obiektów potrzebne będą potężne teleskopy nowej generacji, takie jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba.
Gdy 13 miliardów lat świetlnych przekłada się na kilometry, pojawia się oszałamiająca liczba zer – wychodzi około 123 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 km.
W miarę upływu czasu będziemy w stanie widzieć coraz dalej i dalej – co da nam wgląd w początki istnienia Wszechświata!
Jak obliczamy tak duże odległości?
W tych odległościach wykorzystuje się przesunięcia ku czerwieni obiektów, rozszerzając prawo Hubble’a na odległy Wszechświat. Tutaj musimy znać historię tego, jak szybko Wszechświat rozszerzał się w każdym momencie w czasie. Można to obliczyć na podstawie ilości normalnej i ciemnej materii oraz ciemnej energii. Wypróbuj Javascriptowy kalkulator kosmologiczny profesora Wrighta pod adresem:
http://www.astro.ucla.edu/~wright/CosmoCalc.html
Aby uzyskać więcej informacji na temat Prawa Hubble’a, przeczytaj sekcję dotyczącą znajdowania odległości do najbliższych supergromad.
Dlaczego te odległości są ważne dla astronomów?
Naukowcy oszacowali wiek Wszechświata na 13,73 miliarda lat (z niepewnością około 120 milionów lat). Kiedy obserwujemy obiekt oddalony o 13 miliardów lat świetlnych, obserwujemy go takim, jakim był 13 miliardów lat temu, kiedy Wszechświat był młody. Możliwość zobaczenia i, miejmy nadzieję, zrozumienia wczesnego Wszechświata jest ważna dla zrozumienia, jak się on uformował. Jeśli sięgniemy wzrokiem wystarczająco daleko wstecz, być może uda nam się dostrzec pierwsze galaktyki, które dopiero się formowały. Być może pewnego dnia będziemy w stanie zobaczyć formujące się pierwsze zaczątki. Czy możemy zajrzeć jeszcze dalej wstecz? Tylko czas (i technologia) pokaże!
Czas podróży
Przy prędkości 17,3 km/s (prędkość, z jaką Voyager oddala się od Słońca), osiągnięcie tej odległości zajęłoby około 225 000 000 000 000 000 lat. Z prędkością światła zajęłoby to 13 miliardów lat!
Powrót
.