Entfernung zur entferntesten bekannten Galaxie
Astronomen haben die Entfernung zur ältesten und am weitesten entfernten Galaxie, die jemals entdeckt wurde, genauer gemessen. Das Licht, das sie sehen, hat vor etwa 13,4 Milliarden Jahren, als das Universum ein „kleines kosmisches Kind“ war, eine als GN-z11 bekannte Galaxie verlassen, und die Galaxie markiert den äußersten Rand des beobachtbaren Universums.
In den Raum schauen heißt in die Zeit zurückblicken. Die Lichtgeschwindigkeit ist konstant, dh wenn wir ein Objekt betrachten, das sich beispielsweise 100 Lichtjahre von uns entfernt befindet, sehen wir es so, wie es vor 100 Jahren war.
Wenn wir also Objekte untersuchen, die Milliarden von Lichtjahren von uns entfernt sind, können wir eine Vorstellung davon bekommen, wie das Universum in den ersten Jahren seiner Existenz aussah.
Jetzt hat ein internationales Team von Astronomen dies zu seiner logischen Schlussfolgerung gezogen und die Entfernung zur am weitesten bekannten Galaxie genauer als je zuvor gemessen.
Einerseits ist GN-z11 13,4 Milliarden Lichtjahre entfernt, also sehen wir, was nur 420 Millionen Jahre nach dem Urknall passiert ist. Zu dieser Zeit betrug das Alter des Universums nur drei Prozent des gegenwärtigen Alters, was diese Galaxie zur ältesten jemals beobachteten Galaxie macht.
Aber diese Entfernung erzählt nicht die ganze Geschichte. Die tatsächliche Entfernung liegt tatsächlich näher bei 32 Milliarden Lichtjahren, was ein offensichtliches Paradoxon verursacht. Wie können wir Licht sehen, das 32 Milliarden Lichtjahre entfernt ist, wenn das Universum nur 13,8 Milliarden Jahre alt ist? Licht, das sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, sollte nicht genug Zeit haben, um so lange zu reisen.
Die Erklärung ist, dass sich das Universum schneller ausdehnt. Dies erweitert die Wellenlängen des Lichts von entfernten Galaxien so, dass sie sich zum roten Ende des Lichtspektrums hin verschieben, ein Phänomen, das als Rotverschiebung bekannt ist (die Rezessionsgeschwindigkeit oder Radialgeschwindigkeit der Galaxie GN-z11 beträgt ungefähr 295.000 km / s - mehr als 0,98 auf die Lichtgeschwindigkeit).
Die Rotverschiebung wirkt als Multiplikator für die Entfernung und wird in den Gleichungen als z bezeichnet. Für diese neue Studie haben Astronomen die Rotverschiebung von GN-z11 genauer als in früheren Arbeiten gemessen, indem sie das ultraviolette Licht der Galaxie untersucht und verfeinert haben, wie lang bestimmte chemische Signaturen sind, die als Emissionslinien bezeichnet werden.
„Wir haben uns speziell mit ultraviolettem Licht befasst, da dies der Bereich des elektromagnetischen Spektrums ist, in dem wir chemische Signaturen mit Rotverschiebung erwartet haben“, sagt Nobunari Kashikawa, Autor der Studie.
Das Hubble-Weltraumteleskop hat mehrmals eine Signatur im GN-z11-Spektrum erkannt. Selbst Hubble kann ultraviolette Lichtlinien jedoch nicht so weit auflösen, wie wir es benötigen. Aus diesem Grund haben wir uns einem moderneren bodengestützten Spektrographen zugewandt, einem Instrument zur Messung von Emissionslinien namens MOSFIRE, das auf dem Keck I-Teleskop in Hawaii installiert ist.
Mit diesem Instrument konnten Astronomen die Rotverschiebung der Galaxie 100-mal genauer als bei früheren Messungen messen und ihren Z-Wert auf 10,957 bestimmen, gegenüber 11,09 in früheren Studien. Dies bestätigt den Beweis, dass GN-z11 die am weitesten entfernte und älteste jemals beobachtete Galaxie ist und sich direkt am Rande des beobachtbaren Universums befindet.
Zukünftige Teleskope werden in der Lage sein, die Vorfahren solcher Galaxien mit höherer Rotverschiebung zu finden und das Weltraumzeitalter zu Beginn der Reionisierung zu erkunden.
Die Studie wurde in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht.