2008.05.13. - Szénmonoxid detektálása 11 milliárd fényév távolságban

Egy nemzetközi kutatócsoportnak, megdöntve ezzel saját korábbi rekordját, egy 11 milliárd fényév távolságban lévő galaxisban sikerült szénmonoxidot és hidrogénmolekulát detektálnia.

A Raghunatan Srianand (IUCAA, Pune, India) vezette csoportnak az ESO (Európai Déli Csillagvizsgáló) VLT távcsőegyüttesének Kueyen (UT2) teleszkópján üzemelő UVES (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph) műszerrel sikerült a körülbelül 11 milliárd fényév távolságban található galaxisban a szénmonoxid és a hidrogénmolekula nyomát kimutatnia. A több, mint 8 órás összexpozícióval készült színképek a Világegyetem azon állapotáról adnak információt, amikor annak kora a mostaninak mindössze 20 százaléka volt.

Ilyen távoli objektumok detektálására természetesen nem sok lehetőség áll rendelkezésre. Színképi információkat is csak közvetett módon adnak magukról: a még távolabbi kvazárok spektrumában megfigyelhetők azok az abszorpciós sávok, melyek a kvazár fényének a közelebb lévő, de egyébként "rejtőzködő" galaxis intersztelláris anyagán történő áthaladása közben keletkeznek.

A Föld és a távoli kvazár közötti galaxisok intersztelláris anyaga a kvazár rajta áthaladó fényének egy részét elnyeli. Az ugyanazon molekulák által okozott elnyelési sávok a különböző távolságokban található galaxisokban különböző mértékben tolódnak el a laboratóriumi hullámhosszhoz képest. A kvazár ebben az esetben csak a megvilágító forrás szerepét játsza.
[European Southern Observatory]

Az azonosítás sikere, a VLT és az UVES kiemelkedő teljesítménye mellett, a megfigyelt kvazár rendkívül gondos szelekciójának volt leginkább köszönhető: a kutatók a kvazárt mintegy 10 ezer jelölt közül választották ki. A mérések eredményeként három molekula nyomát sikerült detektálni: a szénmonoxidon kívül az előtérgalaxis H₂ és HD (az egyik hidrogénatomot deutérium helyettesíti) molekuláinak abszorpciós sávjai is azonosíthatók a kvazárról felvett színképekben, s ez Cédric Ledoux, a csoport egyik tagja szerint egyedülálló teljesítmény az elmúlt negyed század során. A hidrogénmolekula esetében egyébként ugyanezen csoport tartotta a rekordot egy 1,5 milliárd fényév távolságban lévő galaxisban történt detektálással.

A távoli kvazár színképében nyomot hagynak a közelebbi, 11 milliárd fényévre található galaxis intersztelláris anyagának molekulái. A szénmonoxid elnyelési sávjainak különböző intenzitásából következtetni lehet a kozmikus háttérsugárzás hőmérsékletére az Univerzum ezen korai állapotában.
[European Southern Observatory]

Az intersztelláris gáz a galaxisok nagyon fontos összetevője, hiszen belőle keletkeznek a csillagok. A gáz molekuláinak kialakulása és állapota nagyon érzékeny a felhőkben uralkodó fizikai viszonyokra, melyeket viszont leginkább a csillagok keletkezési üteme határoz meg. Így érthető, hogy az intersztelláris gázfelhők kémiájának jobb megértése nagyban segítheti a galaxisok kialakulásáról és fejlődéséről alkotott képünk árnyalását. A Srianand vezette csoport észlelései azt mutatják, hogy ebben a rendkívül távoli galaxisban a fizikai viszonyok nagyon hasonlítanak a Tejútrendszerben tapasztaltakhoz.

A munkának azonban van egy ennél is fontosabb eredménye. A kutatók a CO molekula elnyelési sávjainak intenzitásviszonyaiból minden eddiginél nagyobb pontossággal meg tudták határozni a kozmikus háttérsugárzás hőmérsékletét. A COBE és a WMAP műholdak mérései alapján ma elfogadott 2,725 kelvines érték azt jelenti, hogy 11 milliárd évvel ezelőtt a háttérsugárzás hőmérséklete 9,3 K körüli volt. A VLT-mérésekből meghatározott 9,15±0,7 kelvines eredmény tehát nagyon jó összhangban van az Ősrobbanás elmélete által jósolt értékkel. A csoport tavaly már elvégzett egy hasonló mérést a 2,5 milliárd éves Univerzum háttérsugárzásának hőmérsékletére, de akkor a bizonytalanság jóval nagyobb volt, mindössze azt tudták állítani, hogy a hőmérséklet valahol 6 és 14 K között van. Pasquier Noterdaeme szerint a mostani eredmény jelentőségét az is növeli, hogy a CO molekula segítségével végzett hőmérsékletmeghatározáshoz nagyon kevés előzetes feltevés szükséges.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astronomy & Astrophysics c. folyóiratban jelent meg.

Forrás:

• ESO 13/08 - Science Release