Astronomowie właśnie odkryli najdalszą jak dotąd gwiazdę. Jak daleko wstecz w czasie moglibyśmy zobaczyć?

Opublikowane ponownie przez Plato

Obserwuje: 0

Gwiazda Earendela Gwiazdy galaktyki w kosmicznym teleskopie Hubble'a

Zaobserwował to Kosmiczny Teleskop Hubble'a najdalsza gwiazda, jaką kiedykolwiek widziano: Earendel, czyli gwiazda poranna. Mimo że Earendel ma masę 50 razy większą od Słońca i jest miliony razy jaśniejszy, normalnie nie bylibyśmy w stanie go zobaczyć. Widzimy to dzięki ustawieniu gwiazdy z dużą gromadą galaktyk przed nią, której grawitacja zagina światło gwiazdy, czyniąc ją jaśniejszą i bardziej skupioną, tworząc w zasadzie soczewkę.

Astronomowie zaglądają w głęboką przeszłość, gdy patrzymy na odległe obiekty. Światło przemieszcza się ze stałą prędkością (3×10⁸ metrów na sekundę), więc im dalej znajduje się obiekt, tym dłużej światło potrzebuje, aby do nas dotrzeć. Zanim dotrze do nas światło z bardzo odległych gwiazd, światło, na które patrzymy, może mieć miliardy lat. Przyglądamy się zatem wydarzeniom, które miały miejsce w przeszłości.

Kiedy obserwujemy światło gwiazdy, patrzymy na światło wyemitowane przez gwiazdę 12.9 miliarda lat temu; nazywamy to czasem retrospekcji. To zaledwie 900 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Ponieważ jednak wszechświat również szybko się rozszerzył w czasie, w którym światło dotarło do nas, Earendel znajduje się obecnie 28 miliardów lat świetlnych od nas.

Teraz, gdy następca Hubble'a, Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba (JWST), jest na miejscu być może będzie w stanie wykryć nawet wcześniejsze gwiazdy, choć może nie być ich wiele tak dobrze ustawionych, aby tworzyły „soczewkę grawitacyjną”, dzięki której będziemy mogli je zobaczyć.

Aby móc zobaczyć dalszą przeszłość, obiekty muszą być bardzo jasne. A najdalsze obiekty, jakie widzieliśmy, to najbardziej masywne i najjaśniejsze galaktyki. Najjaśniejsze galaktyki to te z kwazarami – świecącymi obiektami, które uważa się za zasilane supermasywne czarne dziury-w nich.

Przed 1998 rokiem najdalej wykryte galaktyki kwazarowe miały okres około 12.6 miliarda lat. Poprawiona rozdzielczość Kosmicznego Teleskopu Hubble'a wydłużyła czas wstecz do 13.4 miliarda lat, a dzięki JWST spodziewamy się poprawić ten czas prawdopodobnie do 13.55 miliarda lat dla galaktyki i gwiazdy.

Gwiazdy zaczęły powstawać kilkaset milionów lat po Wielki Wybuchw czasie, który nazywamy kosmiczny świt. Chcielibyśmy móc zobaczyć gwiazdy o kosmicznym świcie, ponieważ mogłoby to potwierdzić nasze teorie na temat powstania wszechświata i galaktyk. To powiedziawszy, badania sugerują, że być może nigdy nie będziemy w stanie zobaczyć przez teleskopy najodleglejszych obiektów z taką szczegółowością, jak byśmy sobie tego życzyli – wszechświata. może mieć podstawowy limit rozdzielczości.

Dlaczego warto patrzeć wstecz?

Jednym z głównych celów JWST jest poznanie, jak wyglądał wczesny Wszechświat oraz kiedy powstały wczesne gwiazdy i galaktyki, co uważa się za okres od 100 do 250 milionów lat po Wielkim Wybuchu. I na szczęście możemy uzyskać wskazówki na ten temat, spoglądając jeszcze dalej wstecz niż Hubble czy JWST są w stanie to zrobić.

Widzimy światło sprzed 13.8 miliarda lat, chociaż nie jest to światło gwiazd – wtedy nie było gwiazd. Najdalsze światło jakie możemy zobaczyć to kosmiczne tło mikrofalowe (CMB), czyli światło pozostałe po Wielkim Wybuchu, powstałe zaledwie 380,000 XNUMX lat po naszych kosmicznych narodzinach.

Wszechświat przed powstaniem CMB zawierał naładowane cząstki dodatnich protonów (które obecnie tworzą jądro atomowe wraz z neutronami) i ujemnych elektronów oraz światła. Światło zostało rozproszone przez naładowane cząstki, co spowodowało, że wszechświat stał się mglistą zupą. W miarę rozszerzania się Wszechświat ochładzał się, aż w końcu elektrony połączyły się z protonami, tworząc atomy.

W przeciwieństwie do zupy cząstek, atomy nie miały ładunku, więc światło nie było już rozproszone i mogło poruszać się po wszechświecie po linii prostej. To światło podróżowało po wszechświecie, aż dotarło do nas dzisiaj. Długość fali światła wydłużała się wraz z rozszerzaniem się Wszechświata i obecnie postrzegamy ją jako mikrofale. To światło to CMB i można je równomiernie zobaczyć we wszystkich punktach nieba. CMB jest wszędzie we wszechświecie.

*Zbliżenie na Earendela. Nauka: NASA, ESA, Brian Welch (JHU), Dan Coe (STScI); Przetwarzanie obrazu: NASA, ESA, Alyssa Pagan (STScI)*

Światło CMB znajduje się najdalej w czasie, jakie widzieliśmy i nie możemy zobaczyć światła z wcześniejszych czasów, ponieważ było rozproszone, a Wszechświat był nieprzezroczysty.

Istnieje jednak możliwość, że pewnego dnia będziemy mogli zajrzeć nawet poza CMB. W tym celu nie możemy używać światła. Będziemy musieli skorzystać fale grawitacyjne. Są to zmarszczki w strukturze samej czasoprzestrzeni. Jeśli jakiekolwiek powstały we mgle bardzo wczesnego Wszechświata, potencjalnie mogłyby dotrzeć do nas dzisiaj.

W 2015 roku fale grawitacyjne zostały wykryte z połączenia dwóch czarnych dziur za pomocą detektora LIGO. Może następne pokolenie kosmiczny detektor fal grawitacyjnych– takie jak należący do ESA teleskop Lisa, którego wystrzelenie ma nastąpić w 2037 r. – będą w stanie zajrzeć do bardzo wczesnego Wszechświata, zanim CMB powstało 13.8 miliarda lat temu.

Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.

Źródło zdjęcia: Widok Earendela z Hubble'a. Nauka: NASA, ESA, Brian Welch (JHU), Dan Coe (STScI); Przetwarzanie obrazu: NASA, ESA, Alyssa Pagan (STScI)

Znak czasu: 7 kwietnia 2022 r.