Hvert er fjarlægasta fyrirbæri í alheiminum sem fundist hefur?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Hvert er fjarlægasta fyrirbæri í alheiminum sem fundist hefur?
Árið 1838 tókst Friedrich Bessel (1784-1846), fyrstum manna, að mæla fjarlægðina til sólstjörnu annarrar en sólarinnar, 61 Cygni í Svaninum. Með mælingum á hliðrun fastastjörnunnar vegna árlegrar hreyfingar jarðar um sólu, mat hann fjarlægðina um það bil 10,4 ljósár sem er mjög nærri nýjustu mælingum, 11,4 ljósár. Næstu áratugi bættust svo við fjarlægðarmælingar á fleiri stjörnum í okkar eigin vetrarbraut.

Á öðrum og þriðja áratug síðustu aldar kom í ljós að vetrarbrautin okkar er ekki ein á báti. Fjöldi vetrarbrauta í hinum sýnilega alheimi er að minnsta kosti svipaður og fjöldi stjarna í vetrarbrautinni okkar eða nokkur hundruð milljarðar. Fjarlægðirnar til þeirra vetrarbrauta sem næstar okkar eru, eru mældar í milljónum ljósára.

Um svipað leyti fundu stjörnufræðingar vensl á milli fjarlægða vetrarbrauta og svonefnds rauðviks þeirra, en það er hliðrun í bylgjulengd ljóssins frá vetrarbrautunum og stafar af innbyrðis hreyfingu þeirra og athugandans. Fjarlægari vetrarbrautir reyndust hafa meiri hraða og hærra rauðvik. Var þetta fyrsta vísbendingin um útþenslu alheimsins.

Afleiðing þessarar útþenslu er að alheimurinn átti sér upphaf í tíma. Hefur sá atburður verið nefndur Miklihvellur og í dag er talið að aldur alheimsins sé í kringum 13,8 milljarðar ára. Vegna útþenslu alheimsins og þeirrar staðreyndar að ljósið ferðast á endanlegum hraða getur reynst erfitt að túlka miklar fjarlægðir í stjörnufræði. Venjan er því að gefa upp rauðvik fyrirbæra og er þá hægt að nota það á einfaldan hátt til að meta aldur alheims á þeim tíma þegar ljósið lagði af stað frá uppsprettunni. Að setja hlutina í samhengi við aldur alheimsins er oftast skýrara en að gefa upp fjarlægðir sem erfitt er að túlka.

Fyrir um 60 árum uppgötvuðu stjörnufræðingar fyrirbæri með afar dularfull litróf. Það tók þá töluverðan tíma að átta sig á því að þetta voru fyrirbæri með mjög há rauðvik, í kringum $z = 2$. Aldur alheimsins þegar ljósið frá þeim lagði af stað var um 3,3 milljarðar ára. Þessi fyrirbæri eru nú nefnd dulstirni og eru geysiöflugar virkar vetrarbrautir sem hýsa risasvarthol í miðju sinni, í óðaönn að gleypa í sig efni. Fjarlægasta dulstirni sem nú er þekkt mælist með $z = 10,1$ sem jafngildir því að ljósið frá því lagði af stað þegar alheimurinn var einungis um 500 milljón ára gamall.

Á jóladag árið 2021 var James Webb-geimsjónaukanum skotið á loft. Spegill hans er 6,5 m í þvermál samborið við 2,4 m spegil Hubble-geimsjónaukans. Auk þess er hann sérhæfður til mælinga á innrauðu ljósi sem hentar einstaklega vel til mælinga á fyrirbærum við hátt rauðvik. Honum er því ætlað að skyggnast inn í fjarlægustu víðáttur alheimsins og kanna fyrstu stjörnurnar og vetrarbrautirnar sem mynduðust í alheimi. Þetta undratæki hefur alls ekki valdið vonbrigðum og hefur uppgötvað fjarlægasta fyrirbæri sem fundist hefur, vetrarbraut við rauðvik $z = 14,3$. Ljósið frá þessari vetrarbraut lagði því af stað í sitt ferðalag þegar alheimurinn var um 290 milljón ára gamall sem samsvarar einvörðungu 2% af núverandi aldri hans!

Myndir:

• Skýringarmynd af rauðviki: J.D. Norton: Útþensla alheimsins - Stjörnufræðivefurinn. (Sótt 27.03.2025).
• JADES-GS-z14-0 Pullout (NIRCam) - Webb. (Sótt 18.02.2025).

Texti þessa svars birtist fyrst í Almanaki Háskóla Íslands 2025 en var endurskoðaður fyrir Vísindavefinn.

Svar við sambærilegri spurningu birtist birtist fyrst á Vísindavefnum 24.7.2002. Í ljósi nýrra gagna er nú birt nýtt svar.

...