Teleskop Swift telah memperbarui rekornya sendiri dengan menangkap cahaya dari objek terjauh di alam semesta. Objek itu meledak menjadi lubang hitam hanya 350 juta tahun setelah Big Bang.

Pada pagi hari Jumat, 5 Februari, pukul 07:18:43 waktu Moskow, teleskop sinar gamma BAT di atas satelit ilmiah Swift melihat ledakan tajam radiasi gamma dari arah konstelasi Leo. Aliran kuanta energi tinggi tumbuh selama sekitar delapan detik, dan kemudian mulai turun; setengah menit setelah awal, kembang api surgawi di kisaran gamma berakhir.

Kurang dari tiga menit kemudian, Swift telah mengarahkan teleskop sinar-X-nya ke arah suar dan melihat sumber kuanta sinar-X baru, yang kecerahannya turun dengan cepat. Tidak ada keraguan lagi: itu adalah ledakan sinar gamma, ledakan kosmik megah yang menandai lahirnya lubang hitam di suatu tempat di kedalaman ruang. Semua observatorium di dunia menerima surat edaran yang menyerukan untuk mengamati GRB100205A (sebutan ini diberikan untuk wabah) dalam rentang optik dan inframerah. Laporan tersebut menetapkan bahwa teleskop optik Swift sendiri, UVOT, tidak dapat melihat apa pun di lokasi ledakan - baik dalam optik maupun ultraviolet.

Di alam semesta yang padat dan hangat

pergeseran merah Para astronom mengukur jarak menggunakan pergeseran merah z, skala untuk meningkatkan panjang gelombang cahaya. Ini menunjukkan berapa kali dunia kita telah meningkat selama perjalanan cahaya. z=0 sesuai di sini dan hari ini, dan jika z adalah, katakanlah, tiga, cahaya dipancarkan ketika alam semesta berada pada z+1, yaitu empat kali lebih sedikit. Berapa banyak ini dalam tahun cahaya tergantung pada sejarah perluasan alam semesta.

Tampaknya ada penjelasan yang sangat sederhana untuk kegagalan UVOT kecil dan banyak instrumen terestrial berukuran sedang yang mencoba menangkap suar kosmik: GRB100205A adalah ledakan terjauh yang pernah tercatat. Menurut data awal, pergeseran merahnya z diperkirakan 11 hingga 13,5, yang berarti bahwa lubang hitam, yang penampakannya ia sambut, lahir hanya 300-400 juta tahun setelah Big Bang. , GRB090423, ditangkap oleh Swift yang sama tahun lalu, tercebur ke hampir dua kali Alam Semesta yang lebih tua: 630 juta tahun memisahkannya dari awal waktu.

350 juta tahun adalah usia yang sangat muda: pada saat itu Alam Semesta 13 kali lebih kecil, yang berarti 2.000 kali lebih padat daripada sekarang! Hidrogen dan helium, mendidih dalam tiga menit pertama setelah Big Bang, mengalir begitu saja ke dalam lubang potensial yang tumbuh dari galaksi kerdil pertama, dan tidak ada apa pun di sekitarnya kecuali hidrogen dan helium. Dan semua ini direndam dalam pemandian termal dari radiasi gelombang mikro kosmik di mana-mana, yang suhunya hampir 40 derajat Kelvin, dan kepadatannya 25 ribu kali lebih tinggi dari sekarang.

Namun, para astronom belum mengumumkan rekor baru. Bintang-bintang besar - dan hanya mereka, menurut ide-ide modern, yang mampu menghasilkan ledakan sinar gamma dan berubah menjadi lubang hitam - hidup hanya beberapa juta tahun - hanya sedikit dibandingkan dengan perkiraan usia alam semesta pada saat itu. ledakan. Tapi bagaimana mereka bisa lahir di era itu - dalam kehangatan, tanpa elemen berat, di galaksi dengan kepadatan rendah - adalah pertanyaan besar. Itulah sebabnya para ilmuwan, dengan konservatisme mereka, masih berbicara tentang "kandidat ledakan sinar gamma pada z ~ 11-13,5".

Bukti tidak langsung

Namun, para ilmuwan benar-benar tidak memiliki bukti langsung tentang rentang rekor - misalnya, spektrum di mana garis bergeser dari posisi yang diukur di laboratorium sebanyak 12-14 kali akan terlihat. Tetapi, seperti pada persidangan terhadap Dmitry Karamazov, ada banyak bukti tidak langsung.

Pertama, ketidakmampuan sebagian besar instrumen untuk melihat ledakan sinar gamma itu sendiri (atau lebih tepatnya, sisa cahaya optiknya) bahkan pada jam-jam pertama setelah kilatan. Kedua, ada sedikit penyerapan cahaya yang mencurigakan dalam kisaran sinar-X, yang khas untuk ledakan sinar gamma yang menyala di alam semesta awal, ketika masih ada sedikit zat di sekitarnya yang dapat menyebarkan sinar-X. Ketiga, tidak adanya sama sekali setidaknya beberapa jejak galaksi induk ledakan sinar gamma dalam gambar yang sangat dalam yang diperoleh oleh teleskop berbasis darat. Banyak instrumen yang berpartisipasi dalam pencarian akan dengan mudah menemukan galaksi yang khas bahkan pada jarak 12-12,5 miliar tahun cahaya dari Bumi, tetapi mereka tidak melihat apa-apa.

Apa yang akan jatuh? Untuk mencari galaksi yang paling jauh, para astronom menggunakan apa yang disebut teknik "kejatuhan" warna. Ini didasarkan pada fakta bahwa spektrum galaksi mana pun tampak seperti kurva yang kurang lebih halus, di tempat-tempat yang bergerigi dengan garis-garis spektrum, tetapi di wilayah ultraviolet pada panjang gelombang kurang dari 121,6 nm, di mana penyerapan cahaya oleh hidrogen meningkat. signifikan, spektrum berakhir tiba-tiba. Pada saat yang sama, spektrum galaksi jauh yang kita terima di Bumi bergeser ke wilayah merah - selama miliaran tahun perjalanan melalui Semesta, panjang gelombang setiap foton telah meningkat sebanyak seluruh Semesta kita yang mengembang. Semakin jauh objek, semakin lama perjalanan cahaya dan semakin besar pergeserannya. Oleh karena itu, spektrum galaksi terdekat berakhir di ultraviolet, untuk yang jauh - dalam jangkauan optik, dan untuk galaksi terjauh ia bergerak ke wilayah spektrum inframerah.

Dan, akhirnya, bukti "matematis" - bagaimanapun, sama meyakinkannya dengan surat Mitya Grushenka. Teleskop Gemini Utara delapan meter di Kepulauan Hawaii, meskipun 2,5 jam setelah wabah, masih berhasil membidik lokasi ledakan dan mendeteksi objek yang memudar dengan cepat di sini. Namun, itu mungkin untuk melihatnya hanya dalam rentang inframerah. Dan kecemerlangannya dalam filter K, pada panjang gelombang 2,2 mikron, hampir empat kali lebih tinggi daripada di filter H, pada panjang gelombang 1,65 mikron.

Penjelasan paling sederhana untuk lompatan ini adalah penyerapan radiasi panjang gelombang yang lebih pendek oleh garis resonansi hidrogen, Ly (diucapkan "Lyman-alpha"). Hanya di sini, di sistem referensi laboratorium, garis ini berada pada panjang gelombang 0,1216 nm. Jika garis ini diseret ke batas antara filter H dan K oleh perluasan Semesta, maka pada saat emisinya, dunia kita seharusnya 12-14,5 kali lebih kecil daripada sekarang (sekali lagi, dengan analisis konservatif ). Di sinilah perkiraan pergeseran merah z~11-13,5 berasal.

Soal selera

Namun, keberatan dapat ditemukan terhadap "bukti" ini. Model alternatif menunjukkan bahwa cahaya dalam filter H diserap oleh debu yang terletak pada pergeseran merah z~4. Dalam hal ini, GRB100205A dapat "hanya" 12 miliar tahun cahaya dari Bumi - tentu saja jauh, tetapi bukan rekor.

Benar, penyerapan dalam hal ini seharusnya sangat signifikan, sekitar 15-20 kali, dan di mana mendapatkan begitu banyak debu 1,7 miliar tahun setelah Big Bang juga tidak terlalu jelas. Selain itu, tidak adanya gambar galaksi di mana debu yang diperlukan dapat hidup, dan penyerapan cahaya yang relatif lemah dalam rentang sinar-X, juga tidak sesuai dengan penjelasan ini. Tetapi di sini perlu untuk memilih dari dua hipotesis yang tidak biasa satu yang paling tidak masuk akal: banyak debu dalam 1,7 miliar tahun atau kelahiran lubang hitam dalam 350 juta tahun sejak penciptaan dunia. Selama tidak ada data baru, pilihan seperti itu sebenarnya adalah masalah selera pribadi para ahli teori.

Dan yang paling menyebalkan adalah data yang diperlukan mungkin tidak segera muncul. Tiga minggu telah berlalu sejak ledakan sinar gamma, sehingga sisa cahaya optik yang terlihat darinya telah lama memudar. Dan sekarang dibutuhkan waktu yang sangat, sangat lama untuk mengumpulkan cahaya untuk melihat galaksi berdebu di z~4. Atau tunggu lebih lama lagi hingga muncul instrumen yang dapat melihat galaksi induk GRB100205A pada z lebih dari sepuluh. Dan bahkan sisa dari ledakan ini sendiri - bagaimanapun juga, kita suatu hari nanti akan hidup untuk melihat teleskop seperti itu.

Ilmu

Sebuah objek langit yang baru ditemukan sedang bersaing untuk mendapatkan gelar objek ruang angkasa yang paling jauh yang diamati di alam semesta dari kita, kata para astronom. Objek ini adalah galaksi MACS0647-JD, yang terletak 13,3 miliar tahun cahaya dari Bumi.

Alam semesta itu sendiri, menurut para ilmuwan, berusia 13,7 miliar tahun, jadi cahaya dari galaksi yang dapat kita lihat sekarang ini adalah cahayanya sejak awal pembentukan kosmos.

Para ilmuwan mengamati objek dengan teleskop luar angkasa NASA Hubble dan "Spitzer", serta pengamatan ini dimungkinkan dengan bantuan "lensa pembesar" kosmik alami. Lensa ini sebenarnya adalah sekelompok besar galaksi, yang gabungan gravitasinya membelokkan ruang-waktu, menghasilkan apa yang disebut lensa gravitasi. Ketika cahaya dari galaksi yang jauh melewati lensa seperti itu dalam perjalanannya ke Bumi, itu diperkuat.

Inilah yang tampak seperti lensa gravitasi:

“Lensa seperti ini dapat memperbesar cahaya suatu objek sedemikian rupa sehingga tidak ada teleskop buatan manusia yang dapat melakukannya., - Dia berbicara Marc tukang pos, seorang astronom di Space Telescope Science Institute di Baltimore. - Tanpa perbesaran seperti itu, seseorang harus melakukan upaya besar untuk melihat galaksi yang begitu jauh."

Galaksi baru yang jauh sangat kecil, jauh lebih kecil dari Bima Sakti kita. kata para ilmuwan. Objek ini, dilihat dari cahaya yang turun kepada kita, masih sangat muda, datang kepada kita dari era ketika Semesta itu sendiri berada pada tahap paling awal perkembangannya. Dia baru berusia 420 juta tahun, yang merupakan 3 persen dari usianya saat ini.

Galaksi kecil lebarnya hanya 600 tahun cahaya, tetapi seperti yang Anda tahu, Bima Sakti jauh lebih besar - lebarnya 150 ribu tahun cahaya. Para astronom percaya bahwa MACS0647-JD akhirnya bergabung dengan galaksi kecil lainnya untuk membentuk yang lebih besar.

Penggabungan kosmik galaksi

"Objek ini mungkin salah satu dari banyak blok bangunan dari beberapa galaksi yang lebih besar, kata para peneliti. - Selama 13 miliar tahun ke depan, ia bisa melalui puluhan, ratusan, atau bahkan ribuan penggabungan dengan galaksi lain atau pecahannya."

Para astronom terus mengamati objek yang lebih jauh seiring dengan peningkatan teknik dan instrumen pengamatan mereka. Objek sebelumnya yang menyandang gelar galaksi terjauh yang dapat diamati adalah galaksi SXDF-NB1006-2, yang terletak pada jarak 12,91 miliar tahun cahaya dari Bumi. Objek ini terlihat dengan teleskop Subaru dan "Kek" di Hawaii.

Para astronom telah menemukan objek paling jauh yang diketahui di alam semesta. Usia galaksi UDFy-38135539 adalah 13,1 miliar tahun - yaitu, ia terbentuk hanya 600 juta tahun setelah Big Bang. Para peneliti menggambarkan galaksi yang mereka temukan dalam sebuah artikel jurnal Alam. Secara singkat tentang karya tulis New Scientist.

Gambar pertama galaksi diambil oleh teleskop Hubble pada September 2009. Radiasi objek yang sangat pucat sangat bergeser ke wilayah spektrum merah - pergeseran seperti itu khas untuk objek kuno. Semakin besar offset, semakin tua objek - dan, oleh karena itu, semakin besar jarak yang ditempuh cahaya dari objek ke pengamat. Namun, penjelasan alternatif juga dimungkinkan - radiasi dengan karakteristik spektral serupa dapat dipancarkan oleh objek seperti katai coklat yang terletak di dekat tata surya.

Untuk memutuskan antara dua kemungkinan ini, para astronom melakukan pengamatan 16 jam terus menerus terhadap objek yang mereka temukan menggunakan teleskop 8,2 meter dari European Southern Observatory (ESO) di Chili. Analisis data yang dikumpulkan pada spektrum objek memungkinkan para ilmuwan untuk menetapkan bahwa itu adalah galaksi, dan jaraknya 13,1 miliar tahun cahaya dari Bumi (berapa tahun yang dibutuhkan cahaya untuk mencapai optik teleskop). Alam semesta diyakini berusia sekitar 13,7 miliar tahun.

Menurut hipotesis yang paling umum diterima untuk evolusi alam semesta, beberapa ratus ribu tahun setelah Big Bang, proton dan elektron mulai bergabung satu sama lain dan membentuk hidrogen. Setelah 150 juta tahun lagi, galaksi pertama mulai terbentuk, dan ruang di antara mereka dipenuhi dengan hidrogen, yang menyerap cahaya bintang. Namun, secara bertahap, di bawah pengaruh radiasi dari bintang-bintang, hidrogen dipecah menjadi proton dan elektron (proses ini disebut reionisasi), dan Semesta secara bertahap menjadi transparan. Ruang antargalaksi diperkirakan telah hilang kurang lebih 800 juta tahun setelah Big Bang.

Fakta bahwa para astronom dapat melihat galaksi UDFy-38135539 berarti bahwa reionisasi sudah berjalan lancar ketika alam semesta baru berusia 600 juta tahun (jika tidak, mustahil untuk mengamati UDFy-38135539). Perhitungan penulis penelitian menunjukkan bahwa radiasi galaksi ini saja tidak cukup untuk membersihkan ruang di sekitarnya, sehingga para astronom menyarankan bahwa gugus bintang tetangga "membantu" UDFy-38135539.

Sejauh ini, objek terjauh yang ditemukan di Alam Semesta adalah ledakan sinar gamma GRB 090423, yang terjadi sekitar 13,1 miliar tahun lalu (menurut perkiraan terbaru, sekitar 13 miliar tahun lalu).

Menggunakan data dari Teleskop Luar Angkasa Hubble, para astronom telah menemukan objek terjauh di alam semesta kita, sebuah galaksi yang terletak 13,2 miliar tahun cahaya dari Bumi.

"Kami kembali ke masa lalu, datang sangat dekat dengan galaksi pertama, yang kami yakini terbentuk sekitar 200 hingga 300 juta tahun setelah Big Bang," RIA Novosti mengutip salah satu penulis karya tersebut, Garth Illingworth, mengatakan. Objek unik itu ternyata adalah UDFj-39546284 - galaksi jauh yang memecahkan rekor, yang dibedakan oleh tingkat pembentukan bintang yang relatif rendah. Perbandingan data tentangnya dengan informasi tentang galaksi lain yang relatif lebih dekat dan "lebih tua" menunjukkan bahwa laju pembentukan bintang di galaksi telah meningkat sepuluh kali lipat hanya dalam 170 juta tahun.

"Itu pertumbuhan yang luar biasa selama periode yang hanya 1% dari usia alam semesta saat ini," kata Illingworth. Menurut para ilmuwan, data ini konsisten dengan gambaran hierarkis pembentukan galaksi, yang menurutnya galaksi tumbuh dan bergabung di bawah pengaruh gravitasi materi gelap. Galaksi yang ditemukan oleh para ilmuwan jauh lebih kecil dan lebih ringan daripada galaksi spiral modern. Jadi, galaksi kita sekitar 100 kali lebih masif.

Pencarian objek luar angkasa yang semakin jauh membantu para astronom melihat ke masa lalu yang jauh dari alam semesta. Karena kecepatan cahaya terbatas, kita melihat galaksi jauh seperti di masa lalu. Para astronom mengamati galaksi UDFj-39546284 seperti ketika alam semesta baru berusia 480 juta tahun.

Indikator utama jarak ke galaksi jauh adalah pergeseran merah - pergeseran garis dalam spektrum karena efek Doppler. Semakin besar pergeseran merah, semakin jauh objek ruang angkasa, karena dengan jarak, menurut hukum Hubble, kecepatan lepas galaksi meningkat. Menurut penulis penemuan galaksi paling jauh, pergeseran merahnya mungkin 10,3. Namun, data ini belum final, karena pada tahap perkembangan astronomi saat ini, pengukuran yang tepat dari pergeseran merah adalah tugas yang sangat sulit. "Sampai pergeseran merah diukur menggunakan metode spektroskopi, itu tetap hanya kandidat, meskipun kandidat yang baik," astrofisikawan Sergei Popov dari Institut Astronomi Sternberg mengomentari penemuan tersebut.

Jika indikator pergeseran merah galaksi terbuka benar-benar berada di wilayah 9 - 10, maka objek tersebut akan diakui sebagai yang paling kuno di Semesta. Sementara itu, gelar ini dipegang oleh galaksi UDFy-38135539, yang terletak 13 miliar tahun cahaya dari Bumi. Ditemukan pada Oktober 2010 oleh para astronom dari European Southern Observatory (ESO). Pergeseran merah galaksi ini ternyata 8,5549, dan kita melihatnya seperti sekitar 600 juta tahun yang lalu.

Keterangan gambar Bintang ini mati hanya 520 juta tahun setelah Big Bang

Ledakan supernova raksasa di ujung alam semesta yang teramati, tampaknya, merupakan peristiwa terjauh yang tercatat oleh teleskop.

Para astronom percaya bahwa kematian bintang ini, yang difoto oleh observatorium orbital Amerika SWIFT, terjadi hanya 520 juta tahun setelah Big Bang, di mana alam semesta kita lahir.

Ini berarti bahwa cahaya dari bintang yang sekarat itu melakukan perjalanan ke Bumi selama 13,14 miliar tahun.

Hasil penelitian ini dipublikasikan dalam jurnal ilmiah Astrophysical Journal.

Fenomena yang ditemukan telah menerima penunjukan GRB 090429B. Huruf GRB adalah singkatan dari kata gamma-ray burst - ledakan radiasi gamma - karena para astronom menunjuk objek tersebut.

Sinar-X alam semesta

Semburan sinar gamma ini biasanya menyertai proses bintang yang sangat ganas, seperti akhir kehidupan bintang raksasa.

"Mungkin, itu adalah bintang besar, dengan massa 30 kali lebih besar dari Matahari kita," - kata pemimpin tim peneliti, Dr. Antonino Cucchiara dari University of California di Berkeley.

Keterangan gambar Satelit Swift adalah proyek bersama antara NASA dan ESA

“Meskipun kami tidak memiliki data yang cukup untuk menghubungkan bintang ini dengan apa yang disebut bintang Populasi III, yaitu bintang generasi pertama yang muncul di Semesta kita,” ilmuwan percaya, “tetapi kami tentu saja mengamati salah satu dari tahap awal pembentukan bintang.” .

Suar ini terjadi dalam waktu yang sangat singkat, tetapi pijarannya kadang-kadang berlangsung selama beberapa hari, yang memungkinkan untuk mengamati perkembangan proses dengan teleskop lain dan menentukan jarak ke ledakan sinar gamma.

Diluncurkan pada tahun 2004, satelit Swift memiliki kemampuan untuk dengan cepat, kurang dari satu menit, identifikasi semburan optik dan sinar-X. Di antara penemuannya yang kuat, terkadang beberapa ledakan sinar-X di sisa-sisa cahaya, serta deteksi sisa-sisa cahaya bahkan sebelum akhir dari radiasi gamma yang sebenarnya.

Perlombaan untuk jaman dahulu

Para astronom sekarang bersaing dalam menentukan siapa yang paling jauh, dan karena itu objek paling kuno di alam semesta.

Teleskop Luar Angkasa Hubble yang terkenal memiliki instrumen yang jauh lebih kuat untuk mengamati benda-benda jauh seperti itu, yang dibawa oleh astronot Amerika pada tahun 2009.

Bagaimana ledakan sinar gamma (GB) terjadi?

Ilmuwan NASA mempelajari gambar yang diambil oleh Teleskop Luar Angkasa Hubble telah mengamati galaksi yang jaraknya hampir sama dari kita dengan objek sinar gamma GRB 090429B.

Para astronom tertarik pada bintang dan gugus bintang yang sangat jauh ini karena mereka memperluas pemahaman kita tentang bagaimana alam semesta berevolusi.

Perhatian khusus diberikan kepada bintang-bintang generasi pertama. Variabel biru cerah ini berasal dari awan molekuler yang terbentuk sejak awal tak lama setelah Big Bang.

Bintang-bintang besar yang berdenyut ini memiliki siklus perkembangan yang sangat pendek dan bergejolak - hanya beberapa juta tahun, yang memunculkan unsur-unsur berat selama kematiannya.

Radiasi ultraviolet yang keras menyebabkan reionisasi nebula di sekitarnya, yang sebagian besar terdiri dari hidrogen, melepaskan elektron dari atom, yang pada gilirannya menghasilkan plasma intergalaksi yang sangat langka yang mengelilingi generasi bintang saat ini di Galaksi kita.

GRB 090429B tidak mungkin menjadi salah satu bintang pertama di alam semesta, kata Dr. Kukkiara. Kemungkinan bahkan sebelum itu ada beberapa generasi bintang, yang kita masih belum tahu apa-apa.

Insinyur Inggris dan Italia mengambil bagian dalam pembuatan teleskop orbit Swift. Di dalamnya terdapat kamera sinar-X Inggris yang menangkap semburan sinar gamma, serta komponen teleskop optik ultraviolet.