Az első égitestek sugárzása - a hét asztrofotója

A Spitzer-űrteleszkóppal a Világegyetem távoli részében lévő, és ezért annak korai állapotát képviselő objektumokat tanulmányoztak. Az Ősrobbanás után mindössze 400-700 millió évvel létezett csillagok észlelése az úgynevezett sötét időszak végét jelölheti.

Alexander Kashlinsky (NASA GSFC) és kollégái már régóta vadásznak az Univerzum legelső sugárzó égitestjei után. A jelenlegi észlelések során öt égterületről készítettek több száz órányi megfigyelést az infravörös tartományban.

Az így rögzített ősi infravörös sugárzás enyhén egyenetlen eloszlásban az égboltnak szinte minden részéről érkezett. Megfigyelése nehéz, ugyanis nagyon sok közeli előtérobjektumot is megörökítenek a mérések. A pontos eredményhez utóbbiak sugárzását le kell vonni az adatokból - tehát az összes előtércsillag és közelebbi galaxis sugárzásától "meg kell szabadulni".

A technikailag nehezen megvalósítható, hosszas feldolgozás ezúttal sikerrel járt. A műveletek után visszamaradt sugárzás a közel 13,7 milliárd éves Világegyetemnek nagyon ősi, a kezdet után kb. 400-700 millió évvel jellemző állapotából érkezett. Ezzel gyakorlatilag a tőlünk nagyságrendileg 13 milliárd fényévre lévő égitesteket vizsgálták. Az infravörös sugárzást az ősi objektumok eredetileg még az ultraibolya és az optikai tartományban bocsátották ki, de a sugárzás a Világegyetem tágulása miatt az infravörös tartományba tolódott el.

A megfigyelt objektumok pontos mibenléte egyelőre nem ismert, csak annyi biztos, hogy a legelső képződmények némelyikét sikerült elcsípni. Eddig két lehetőség jött szóba: vagy nagyon korai, több száz naptömegű, extrém nagy csillagok lehetnek, avagy fekete lyukak, amelyek anyagot kebeleznek be környezetükből és ezáltal erős sugárzást produkálnak.

Elméleti megfontolások alapján a Világegyetem legelső csillagai között rendkívül nagy, akár 1000-szeres naptömegű égitestek is lehettek. Ha a sugárzás ilyen objektumoktól, azaz ősi csillagoktól ered, akkor azok ősi galaxisokban koncentrálódhatnak. A most megfigyelt csoportosulások viszonylag kicsi, nagyságrendileg kb. egymillió naptömegű galaxisok lehetnek. Ezek későbbi összeállásával születhettek a ma ismert, nagyobb csillagvárosok.

Bal oldalon az egyes előtércsillagok láthatók az Ursa Maior (Nagy Medve) csillagkép irányába rögzített felvételen. Jobbra pedig a végeredmény, amelyet az előtércsillagok és előtérgalaxisok levonása után kaptak: a legtávolabbi égitestek sugárzásának eloszlása. A kép nagyméretű változatának letöltése (NASA/JPL-Caltech/A. Kashlinsky (GSFC))

Az alábbi ábrán néhány fontos megfigyelés összegzése látható, amelyek a Világegyetemet az Ősrobbanás után különböző időtartammal, eltérő állapotokban mutatják. Balra a COBE műhold által rögzített mikrohullámú háttérsugárzás, és annak kisebb szabálytalanságai láthatók. Középen a Spitzer jelenlegi megfigyelése áll, jobbra pedig a Hubble-űrteleszkóp HDF felvétele igen távoli galaxisokról. Az alsó skálán az egyes megfigyelt objektumok megjelenésének időpontjai látszanak a Világegyetem fejlődése során. A jelenlegi Spitzer-észlelés az első csillagok születése előtti, ún. sötét időszak végét jelölheti.

Néhány megfigyelés és a neki megfelelő időpont, amely a Világegyetem fejlődésének eltérő állapotait képviseli (NASA/JPL-Caltech/A. Kashlinsky (GSFC))

A most azonosított objektumok abszolút értelemben rendkívül fényesek, és különböznek minden ismert, a környezetünkben lévő, napjainkban megfigyelhető égitesttől. A további vizsgálatuk segíthet a legelső galaxisok, és talán azok extrém nagytömegű csillagainak kialakulását megérteni. Ehhez elsősorban a következő generációs James Webb űrteleszkóp nyújt majd fontos adatokat..

Kereszturi Ákos