Im głębiej patrzysz na Wszechświat, tym dalej wracasz. Czasami można nawet kopać zbyt głęboko i zobaczyć „młode” galaktyki przypominające Drogę Mleczną, znajdujące się 12 miliardów lat od nas.
Artystyczna interpretacja poprzednika Drogi Mlecznej we wczesnym Wszechświecie. Umieszczony na tle kwazara lśniącego przez „super-halo” gazowego wodoru otaczającego galaktykę.
Skanując stare obiekty Wszechświata, astronomom udaje się zrozumieć, jak nasza galaktyka wyglądała w młodości.
Z pomocą dużej siatki milimetrowej Atakam (ALMA) naukowcy byli w stanie znaleźć „odlewy” galaktyk takich jak nasza, gdy ich formowanie się gwiazd nabierało prędkości. Wtedy wszechświat urósł do 2 miliardów lat. Ponieważ światło ma prędkość, zagłębianie się w przestrzeń oznacza, że dosłownie patrzysz w przeszłość, podziwiając galaktyki oddalone o 12 miliardów lat od Ziemi. Współczesny kosmos ma 13,8 miliarda lat.
Biorąc pod uwagę dwie starożytne galaktyki w długościach fal podczerwonych, naukowcy zauważyli, że na wczesnym etapie rozwoju mieli wydłużone dyski gazowe, które znacznie przewyższały mniejsze obszary formacji gwiazdowych wewnątrz. Widzieli także obracające się dyski gazowe i pyłowe oraz szybko formujące się gwiazdy (do 100 mas Słońca rocznie). Aby zobaczyć galaktyki ALMA J081740.86 + 135138.2 i ALMA J120110.26 + 211756.2, konieczne było użycie światła dwóch kwazarów w tle. Są to supermasywne czarne dziury, otoczone jasnymi dyskami akrecyjnymi. Są uważane za centra aktywnych galaktyk.
Kompozycyjny obraz młodej galaktyki, podobnej do Drogi Mlecznej, w odległości 12 miliardów lat świetlnych, a także kwazar tła, znajdujący się w odległości 12,5 miliarda lat świetlnych.
Zwykle trudno jest spojrzeć na galaktyki przed kwazarem, ponieważ kwazary są bardzo jasne, a młoda galaktyka jest słaba. Ale ALMA była w stanie śledzić światło podczerwone zjonizowanego węgla galaktyk, świecąc samoistnie, jak również sylwetkę wodoru w blasku kwazarów. Węgiel emitujący światło o długości fali 158 mikrometrów (obszar dalekiej podczerwieni) charakteryzuje strukturę każdej galaktyki, a emisje światła podczerwonego z pyłu pokazują obszary narodzin gwiazd.
Świetlisty węgiel również dał wskazówki do struktury galaktyk. Okazało się, że przesunął się z gazowego wodoru, który pierwotnie widział astronomowie. Oznacza to, że gazy galaktyczne rozciągają się daleko od gęstego obszaru węgla, co wskazuje, że każda galaktyka posiada duże halo wodorowe.
Biorąc pod uwagę obiekty na pierwszym planie, „spodziewaliśmy się zobaczyć słabą eksplozję bezpośrednio nad kwazarem i zamiast tego zauważyliśmy jasne galaktyki w dużej odległości od kwazara” - powiedział astrofizyk J. Xavier Prohaska z Uniwersytetu Kalifornijskiego (Santa Cruz). Dane pokazały również, że młode galaktyki zaczęły się już obracać i jest to znak galaktyk spiralnych, takich jak Drogi Mlecznej.
Poszukiwania takich wczesnych galaktyk rozpoczęły się w 2003 r., Kiedy Prohaska pracował nad pomysłem wykorzystania widm kwazarów i długości fali emitowanego przez nie światła, aby znaleźć się na pierwszym planie galaktyki. Metoda ta nazywana jest tłumionymi systemami Lyman-alfa, ponieważ gaz wodorowy blokuje pewne długości fali światła kwazara, ujawniając obecność i zasięg gazu.
„ALMA pomogło rozwiązać wieloletnią debatę na temat formowania galaktyk” - mówi Chris Carilli, astronom z National Radio Astronomy Observatory w Socorro w Nowym Meksyku. „Okazało się, że niektóre bardzo wczesne galaktyki mają aureole, które są rozszerzone znacznie bardziej niż wcześniej sądzono”, powiedział, dodając, że te aureole „mogą reprezentować przyszły materiał dla rozwoju galaktyki”.
