Το Πείραμα Σκοτεινής Ενέργειας του Τηλεσκοπίου Eberly (HETDEX) ανακάλυψε δεκάδες χιλιάδες γιγάντιες άλω-αέρια υδρογόνου, που ονομάζονται "νεφελώματα Lyman-άλφα", που περιβάλλουν γαλαξίες πριν από 10 έως 12 δισεκατομμύρια χρόνια. Γνωστά ως Κοσμικό Μεσημέρι, αυτή είναι μια εποχή στο πρώιμο σύμπαν όπου οι γαλαξίες αναπτύσσονταν ταχύτερα. Για να ενισχυθεί αυτή η ανάπτυξη, θα χρειάζονταν πρόσβαση σε τεράστιες δεξαμενές υδρογόνου, ένα βασικό δομικό στοιχείο για τα αστέρια. Ωστόσο, μέχρι πρόσφατα, οι αστρονόμοι είχαν βρει μόνο μια χούφτα από αυτές τις βασικές δομές.
Δεκαπλάσιο άλμα στον αριθμό των άλω
Μια νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στο The Astrophysical Journal αύξησε τώρα τον γνωστό αριθμό των άλω-αέριων υδρογόνου κατά 10 φορές: από περίπου 3.000 σε πάνω από 33.000. Αυτό επιβεβαιώνει τις υποψίες ότι δεν είναι σπάνιες περιέργειες. Η μελέτη αυξάνει επίσης το εύρος των γνωστών μεγεθών, παρέχοντας ένα πιο αντιπροσωπευτικό δείγμα για τους αστρονόμους να μελετήσουν καθώς συνεχίζουν να διερευνούν την προέλευση και την εξέλιξη των πρώτων γαλαξιών.
«Αναλύουμε την ίδια χούφτα αντικειμένων τα τελευταία 20 περίπου χρόνια», δήλωσε η Erin Mentuch Cooper, υπεύθυνη δεδομένων HETDEX και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. «Το HETDEX μας επιτρέπει να βρούμε πολλά περισσότερα από αυτά τα φωτοστέφανα και να μετρήσουμε τα σχήματα και τα μεγέθη τους. Μας επέτρεψε πραγματικά να δημιουργήσουμε έναν καταπληκτικό στατιστικό κατάλογο».
Γιατί τα φωτοστέφανα υδρογόνου είναι δυσδιάκριτα
Το αέριο υδρογόνο είναι γνωστό ότι είναι δύσκολο να ανιχνευθεί επειδή δεν παράγει το δικό του φως. Ωστόσο, αν βρίσκεται κοντά σε ένα αντικείμενο που εκπέμπει πολλή ενέργεια - ας πούμε, έναν γαλαξία ή μια ομάδα γαλαξιών γεμάτους αστέρες που εκπέμπουν υπεριώδη ακτινοβολία - αυτή η ενέργεια μπορεί να προκαλέσει τη λάμψη του υδρογόνου. Για να το ανιχνεύσετε αυτό, πρέπει να αφιερώσετε πολύ χρόνο σε ακριβή όργανα, τα οποία συχνά έχουν μεγάλη ζήτηση.
Ενώ προηγούμενες αστρονομικές έρευνες έχουν βρει μερικά από αυτά τα φωτοστέφανα, τα όργανά τους ήταν σε θέση να εντοπίσουν μόνο τα πιο φωτεινά, πιο ακραία παραδείγματα. Και οι στοχευμένες παρατηρήσεις των πρώιμων γαλαξιών είναι συνήθως τόσο ζουμαρισμένες που αποκόπτουν όλα εκτός από τα μικρότερα φωτοστέφανα. Ως αποτέλεσμα, όλα όσα βρίσκονται ανάμεσα στα μικρά και τα μεγάλα γαλαξίες έχουν παραμείνει άπιαστα.
Η κλίμακα και η δύναμη του HETDEX
Οι παρατηρήσεις από το HETDEX αρχίζουν να καλύπτουν αυτό το κενό. Χρησιμοποιώντας το Τηλεσκόπιο Hobby-Eberly στο Αστεροσκοπείο McDonald, χαρτογραφεί τη θέση πάνω από ενός εκατομμυρίου γαλαξιών στην προσπάθειά του να κατανοήσει τη σκοτεινή ενέργεια.
"Έχουμε καταγράψει σχεδόν μισό petabyte δεδομένων όχι μόνο για αυτούς τους γαλαξίες αλλά και για τις ενδιάμεσες περιοχές", δήλωσε ο Karl Gebhardt, κύριος ερευνητής του HETDEX, πρόεδρος του τμήματος αστρονομίας του Πανεπιστημίου του Τέξας στο Ώστιν και συν-συγγραφέας της εργασίας. "Οι παρατηρήσεις μας καλύπτουν μια περιοχή του ουρανού που μετρά πάνω από 2.000 πανσέληνους. Το εύρος είναι τεράστιο και πρωτοφανές."
Χαρτογράφηση χιλιάδων κοσμικών «αμοιβάδων»
Τα πρόσφατα αποκαλυφθέντα φωτοστέφανα έχουν διάμετρο από δεκάδες χιλιάδες έως εκατοντάδες χιλιάδες έτη φωτός. Μερικά είναι τόσο απλά όσο ένα νέφος σε σχήμα μπάλας ποδοσφαίρου που περιβάλλει έναν μόνο γαλαξία. Άλλα είναι απλωμένες, ακανόνιστες σταγόνες που περιέχουν πολλαπλούς γαλαξίες. «Αυτοί είναι οι διασκεδαστικοί», είπε ο Mentuch Cooper. «Μοιάζουν με γιγάντιες αμοιβάδες με έλικες που εκτείνονται στο διάστημα».
Για να τους βρει, η ομάδα επέλεξε τους 70.000 φωτεινότερους από τους πάνω από 1,6 εκατομμύρια πρώιμους γαλαξίες που έχουν εντοπιστεί μέχρι στιγμής από το HETDEX. Με τη βοήθεια υπερυπολογιστών στο Κέντρο Προηγμένων Υπολογιστών του Τέξας, εξέτασαν πόσοι από αυτούς έδειχναν στοιχεία για ένα περιβάλλον φωτοστέφανο: μια συμπαγή κεντρική περιοχή υδρογόνου και ένα λεπτότερο νέφος που εκτείνεται πέρα από αυτό.
Σχεδόν οι μισοί έδειχναν. Επιπλέον, αυτό το κλάσμα είναι πιθανώς υποεκτιμημένο, εξήγησε ο Mentuch Cooper. «Υποψιαζόμαστε ότι τα πιο αμυδρά συστήματα απλώς δεν είναι αρκετά φωτεινά για να αποκαλύψουν πλήρως πόσο μεγάλα είναι».
Τι μπορούν να αποκαλύψουν στη συνέχεια αυτά τα φωτοστέφανα
Η ομάδα ελπίζει ότι η ανακάλυψή τους θα βοηθήσει άλλους να μελετήσουν το πρώιμο σύμπαν: πώς εξελίχθηκαν οι δομές του, η κατανομή της ύλης, η κίνηση των αντικειμένων και πολλά άλλα. Με 33.000 φωτοστέφανα προς μελέτη, το πρόβλημα δεν θα είναι πλέον πού να τα βρούμε, αλλά ποιο να επιλέξουμε.
«Υπάρχουν διάφορα μοντέλα για τους γαλαξίες σε αυτήν την εποχή που λειτουργούν σε μεγάλο βαθμό και φαίνεται να έχουν νόημα, αλλά υπάρχουν κενά και τρύπες», εξήγησε ο Davis.
«Τώρα μπορούμε να επικεντρωθούμε σε μεμονωμένα φωτοστέφανα και να δούμε με μεγαλύτερη λεπτομέρεια τη φυσική και τους μηχανισμούς του τι συμβαίνει. Και στη συνέχεια μπορούμε να διορθώσουμε ή να απορρίψουμε τα μοντέλα και να προσπαθήσουμε ξανά».
www.worldenergynews.gr
