Gli astronomi dell'Università del Texas ad Austin hanno sviluppato una nuova tecnica per scoprire le galassie più deboli mai viste nell'universo primordiale, 10 volte più deboli di quelle viste in precedenza. Queste galassie aiuteranno gli astronomi a sondare qualcosa di poco compreso, ma importante periodo della storia cosmica. La loro nuova tecnica aiuta a sondare il tempo un miliardo di anni dopo il Big Bang, quando i primi, l'universo oscuro è stato inondato di luce dalle prime galassie.

Rachael Livermore e Steven Finkelstein dell'UT Austin Astronomy Department, insieme a Jennifer Lotz dello Space Telescope Science Institute, è andato alla ricerca di queste deboli galassie nelle immagini del sondaggio Frontier Fields del telescopio spaziale Hubble.

"Queste galassie sono in realtà estremamente comuni, " Ha detto Livermore. "E 'molto soddisfacente poterli trovare."

questi deboli, le prime galassie diedero origine all'Epoca della Reionizzazione, quando la radiazione energetica che emanavano bombardava il gas tra tutte le galassie dell'universo. Ciò ha fatto sì che gli atomi in questo gas diffuso perdessero i loro elettroni (cioè, diventare ionizzato).

Finkelstein ha spiegato perché trovare queste deboli galassie è così importante. "Sapevamo in anticipo che perché la nostra idea di reionizzazione alimentata dalla galassia funzionasse, dovevano esserci galassie cento volte più deboli di quanto potessimo vedere con Hubble, " Egli ha detto, "e dovevano essere davvero, molto comune." Questo è il motivo per cui è stato creato il programma Hubble Frontier Fields, Egli ha detto.

Lotz guida il progetto Hubble Frontier Fields, uno dei telescopi più grandi fino ad oggi. Dentro, Hubble ha fotografato diversi grandi ammassi di galassie. Questi sono stati selezionati per sfruttare la loro enorme massa che provoca un utile effetto ottico, predetto da Albert Einstein. L'immensa gravità di un ammasso di galassie piega lo spazio, che ingrandisce la luce proveniente dalle galassie più lontane dietro di essa mentre quella luce viaggia verso il telescopio. Così l'ammasso di galassie funge da lente d'ingrandimento, o una "lente gravitazionale, "permettendo agli astronomi di vedere quelle galassie più distanti, quelle che normalmente non sarebbero in grado di rilevare, anche con Hubble.

Anche allora, anche se, le galassie con l'obiettivo erano ancora solo al culmine di ciò che Hubble poteva rilevare.

"La motivazione principale per il progetto Frontier Fields è stata la ricerca di queste galassie estremamente deboli durante questo periodo critico nella storia dell'universo, " Ha detto Lotz. "Tuttavia, la difficoltà principale nell'usare gli ammassi di Frontier Field come lente d'ingrandimento extra è come correggere la contaminazione dalla luce degli ammassi di galassie".

Livermore elabora:"Il problema è, stai cercando di trovare queste cose davvero deboli, ma stai guardando dietro queste cose davvero luminose. Le galassie più luminose dell'universo sono in ammassi, e quelle galassie a grappolo stanno bloccando le galassie di sfondo che stiamo cercando di osservare. Quindi quello che ho fatto è stato trovare un metodo per rimuovere le galassie a grappolo" dalle immagini.

Il suo metodo utilizza la modellazione per identificare e separare la luce dalle galassie in primo piano (le galassie a grappolo) dalla luce proveniente dalle galassie sullo sfondo (le galassie più distanti, galassie con lenti).

Secondo Lotz, "Questo lavoro è unico nel suo approccio alla rimozione di questa luce. Questo ci ha permesso di rilevare più galassie più deboli di quanto visto in studi precedenti, e per raggiungere l'obiettivo primario per l'indagine Frontier Fields."

Livermore e Finkelstein hanno utilizzato il nuovo metodo su due degli ammassi di galassie nel progetto Frontier Fields:Abell 2744 e MACS 0416. Ha permesso loro di identificare deboli galassie viste quando l'universo aveva circa un miliardo di anni, meno del 10 percento della sua età attuale:galassie 100 volte più deboli di quelle trovate nell'Hubble Ultra Deep Field, ad esempio, che è l'immagine più profonda del cielo notturno mai ottenuta.

Le loro osservazioni hanno mostrato che queste deboli galassie sono estremamente numerose, coerente con l'idea che un gran numero di galassie estremamente deboli fosse la principale fonte di energia dietro la reionizzazione.

Ci sono quattro ammassi di Frontier Fields rimasti, e il team ha in programma di studiarli tutti con il metodo di Livermore. In futuro, lei disse, vorrebbero usare il James Webb Space Telescope per studiare galassie ancora più deboli.

L'opera è pubblicata in un recente numero del Giornale Astrofisico .