Ο ESA αποκωδικοποιεί τα πρώτα 670 εκατ χρόνια του Σύμπαντος

Σύνοψη

• Το διαστημικό τηλεσκόπιο Euclid της ESA εντόπισε 31 νέους αρχαίους quasars, διπλασιάζοντας τον γνωστό αριθμό των συγκεκριμένων ουράνιων σωμάτων.
• Καταγράφηκε νέο απόλυτο ρεκόρ απόστασης και παλαιότητας με τον quasar EUCL J172902.75+641018.1, ο οποίος έχει μετατόπιση προς το ερυθρό (redshift) 7.77.
• Οι νέοι quasars δημιουργήθηκαν όταν το Σύμπαν είχε μόλις το 5% της τρέχουσας ηλικίας του (περίπου 670 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη).
• Η ανακάλυψη ρίχνει φως στο μεταβατικό στάδιο του «επανιονισμού» και στον σχηματισμό των πρώτων υπερμαζικών μαύρων τρυπών, προσφέροντας νέα δεδομένα για ανάλυση στην ακαδημαϊκή κοινότητα.

Το διαστημικό τηλεσκόπιο Euclid του ESA κατέγραψε ένα σημαντικότατο ορόσημο στην ιστορία της αστροφυσικής. Μέσω της επίσημης δημοσίευσης στο έγκριτο επιστημονικό περιοδικό Astronomy & Astrophysics, η ερευνητική ομάδα παρουσίασε την ανακάλυψη 31 νέων, εξαιρετικά αρχαίων quasars. 

Τα ευρήματα αυτά ανήκουν στα πρώτα 670 εκατομμύρια χρόνια ύπαρξης του Σύμπαντος, ένα χρονικό σημείο όπου το Σύμπαν βρισκόταν μόλις στο 5% της σημερινής του ηλικίας. Πρόκειται για την πιο μαζική ανακάλυψη αυτού του είδους, η οποία υπερδιπλασιάζει τα δείγματα των αρχέγονων αυτών δομών που έχουν στη διάθεση τους οι αστρονόμοι για ανάλυση.

Δύο από αυτούς του quasars, ο EUCL J172902.75+641018.1 και ο EUCL J125308.55+705432.3, καταρρίπτουν τα προηγούμενα ρεκόρ ηλικίας, χρονολογούμενοι πάνω από 13 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, όταν το Σύμπαν είχε μόλις το 5% της τρέχουσας ηλικίας του.

Κύρια σημεία

• Το προηγούμενο ρεκόρ (redshift 7.64 από το 2021) καταρρίφθηκε από τους δύο νέους quasars, οι οποίοι σημείωσαν μετατόπιση προς το ερυθρό 7.77 και 7.69 αντίστοιχα.
• Οι 12 από τους 31 quasars έχουν redshift 7 ή υψηλότερο. Η ανακάλυψη τόσων αντικειμένων ξεπερνά τον αριθμό των ευρημάτων που χρειάστηκαν περισσότερο από μια δεκαετία ερευνών στο παρελθόν.
• Κάθε quasar αυτής της κλίμακας εκπέμπει φως ίσο με ένα τρισεκατομμύριο Ήλιους.

Η φύση των quasars και η διαδικασία του επανιονισμού

Οι quasars αποτελούν μια εξαιρετικά βραχύβια αλλά βίαιη φάση στον κύκλο ζωής των γαλαξιών. Καθώς τεράστιες ποσότητες αερίων και διαστρικής ύλης απορροφώνται από την κεντρική υπερμαζική μαύρη τρύπα, απελευθερώνονται αδιανόητα ποσά ενέργειας. Ο πυρήνας του γαλαξία υπερκαλύπτει σε φωτεινότητα την υπόλοιπη δομή κατά εκατοντάδες ή και χιλιάδες φορές, γεγονός που τους καθιστά ορατούς σε τέτοιες αστρονομικές αποστάσεις.

Τα συγκεκριμένα ουράνια σώματα παρατηρούνται στη φάση του επανιονισμού. Αυτό το μεταβατικό στάδιο σήμανε τη λήξη των σκοτεινών χρόνων, όπου το κρύο και αδιαφανές Σύμπαν μετατράπηκε σε ένα ιονισμένο και θερμό περιβάλλον υπό την επίδραση των πρώτων ισχυρών πηγών φωτός. Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι πρώτες γενιές γαλαξιών προκάλεσαν αυτή τη μεταβολή παραμένει κεντρικό ερώτημα για τη σύγχρονη κοσμολογία. Ο επικεφαλής της έρευνας, Daming Yang από το Πανεπιστήμιο του Leiden, υπογραμμίζει πως η μελέτη των συγκεκριμένων συστημάτων είναι απαραίτητη για να κατανοηθεί πώς σχηματίστηκαν οι πρώτες υπερμαζικές μαύρες τρύπες.

Η τεχνολογική υπεροχή του τηλεσκοπίου Euclid

Το Euclid αποτελεί αποστολή μεσαίας κλίμακας στο πλαίσιο του προγράμματος Cosmic Vision του ESA, το οποίο κτοξεύτηκε το 2023 και η αποστολή του είναι η λεπτομερής χαρτογράφηση του σκοτεινού Σύμπαντος. Συνδυάζει υπέρυθρη παρατήρηση στο Διάστημα, εξαιρετική ευκρίνεια εικόνας και ευρύ πεδίο θέασης. Η ερευνήτρια της αποστολής, Valeria Pettorino, σημειώνει πως η συνέργεια αυτών των τεχνικών χαρακτηριστικών καθιστά δυνατή τη σάρωση τεράστιων τμημάτων του ουρανού για την εύρεση αμυδρού φωτός το οποίο προέρχεται από σπάνια και απομακρυσμένα αντικείμενα.

Η λειτουργία του στηρίζεται στις προσπάθειες χιλιάδων επιστημόνων του Euclid Consortium. Η ευρωπαϊκή αυτή συνεργασία, με συμμετοχή 15 κρατών-μελών, επεξεργάζεται καθημερινά εκατομμύρια gigabytes δεδομένων, εντοπίζοντας αντικείμενα τα οποία στη συνέχεια μελετώνται περαιτέρω από επίγεια τηλεσκόπια. Στη συγκεκριμένη μελέτη, διαπιστώθηκε πως τουλάχιστον ο δεύτερος αρχαιότερος quasar της λίστας (EUCL J125308.55+705432.3) περιβάλλεται από έναν πυκνό, γεμάτο αέρια και σκόνη γαλαξία, ο οποίος παράγει νέα άστρα με ιλιγγιώδεις ρυθμούς.

Πώς λειτουργεί το Euclid Wide Survey

Η έρευνα Euclid Wide Survey σχεδιάστηκε για να καλύψει περισσότερο από το ένα τρίτο του συνολικού ουράνιου θόλου. Εφοδιασμένο με ανιχνευτές εγγύς υπέρυθρου φάσματος (NISP) που αναπτύχθηκαν με τη συνδρομή της NASA, το τηλεσκόπιο χαρτογραφεί την κατανομή της σκοτεινής ύλης και παρατηρεί δισεκατομμύρια γαλαξίες. Η συγκεκριμένη επιτυχία του Euclid καταδεικνύει την ικανότητα των σύγχρονων αισθητήρων να διαχωρίζουν το εξαιρετικά αμυδρό και μετατοπισμένο στο ερυθρό φως των quasars από το φως πολύ πιο κοντινών αστέρων του δικού μας γαλαξία, λύνοντας ένα πρόβλημα οπτικής σύγχυσης που ταλαιπωρούσε τους αστρονόμους για δεκαετίες.