Astronomowie cofnęli się w czasie, aby znaleźć coś, co wygląda jak populacja „ukrytych” galaktyk, które mogłyby mieć klucz do odblokowania niektórych tajemnic wszechświata.
Jeśli ich istnienie zostanie potwierdzone, „skutecznie złamał bieżące modele liczb galaktyki i ewolucji”.
Możliwe galaktyki mogą również zapewnić brakujący element układanki do wytwarzania energii we wszechświecie w świetle podczerwieni.
To dlatego, że ich połączone światło wystarczyłoby do uzupełnienia budżetu energetycznego wszechświata do maksymalnego obserwowanego, które obserwujemy, skutecznie uwzględniając pozostałą emisję energii przy tych długich długościach fali.
Możliwe dowody na istnienie galaktyk zostały wykryte na najgłębszym w historii obrazu wszechświata przy długościach fal daleki od dalekiej podczerwieni, który zawiera prawie 2000 odległych galaktyk i został stworzony przez zespół naukowców prowadzony przez STFC Ral Space i Imperial College London.
Dr Chris Pearson, ze STFC Ral Space, jest głównym autorem w jednym z dwóch artykułów opublikowanych dzisiaj w miesięcznych zawiadomieniach Royal Astronomical Society.
Powiedział: „Ta praca popchnęła naukę z Herschelem do jej absolutnego granicy, sondując daleko poniżej tego, co normalnie możemy zobaczyć, i potencjalnie ujawniając zupełnie nową populację galaktyk, które przyczyniają się do najsłabszego światła, jakie możemy zaobserwować we wszechświecie”.
Zespół badań stworzył głęboki widok wszechświata, układając 141 obrazów na początku, wykorzystując dane z instrumentu Spire na Herschel Space Observatory, misji europejskiej agencji kosmicznej, która trwała w latach 2009–2013.
Powstałe ciemne pole Herschel-Spire jest najgłębszym w historii wizerunkiem nieba dalekiego podczerwieni-pięciokrotnie głębsze niż poprzednia najgłębsza obserwacja Herschela i co najmniej dwa razy głęboka niż jakikolwiek inny obszar na niebie zaobserwowany przez teleskop.
Umieszczenie obrazów na sobie pozwoliło astronomom zobaczyć najbardziej zakurzone galaktyki, w których większość nowych gwiazd powstaje w kosmosie.
Umożliwiło im to również śledzenie, w jaki sposób zmienia się liczba galaktyk wraz z jasnością i pomiar wkładu, który każdy wnosi do całkowitego budżetu energetycznego wszechświata.
Jednak obraz był tak głęboki i wykryty tak wiele galaktyk, że poszczególne obiekty zaczęły się łączyć i stały się od siebie nie do odróżnienia.
To sprawiło, że wydobywanie informacji stanowi wyzwanie, według Thomasa Varnisha, doktoranta w Massachusetts Institute of Technology (MIT) i głównego autora w drugim artykule.
„Zastosowaliśmy techniki statystyczne, aby obejść to przeludnienie, analizując niespokojne części obrazu w celu zbadania i modelowania podstawowego rozkładu galaktyk, które nie można było indywidualnie dostrzec na oryginalnym obrazie” – powiedział Varnish, który przeprowadził większość swoich badań jako letni stażysta w Imperial College London i przestrzeni RAL.
„To, co znaleźliśmy, było możliwym dowodem zupełnie nowej, nieodkrytej populacji słabych galaktyk ukrytej w rozmyciu obrazu, zbyt słabo, aby można je było wykryć konwencjonalnymi metodami w oryginalnej analizie.
„W przypadku potwierdzenia ta nowa populacja skutecznie złamałaby wszystkie nasze obecne modele liczby galaktyki i ewolucji”.
Naukowcy mają teraz nadzieję potwierdzić istnienie potencjalnej nowej grupy galaktyk z wykorzystaniem teleskopów przy innych długościach fal.
Ich celem jest rozszyfrowanie natury tych słabych, zakurzonych przedmiotów i ich znaczenia w wielkim schemacie ewolucji naszego wszechświata.
Dr Pearson powiedział: „Kiedy patrzymy na Starlight przez normalne teleskopy, jesteśmy w stanie przeczytać tylko połowę historii naszego wszechświata, druga połowa jest ukryta, zasłonięta interweniującym pyłem.
„W rzeczywistości około połowa wyjścia energii wszechświata pochodzi z światła gwiazd, które zostało pochłonięte przez kurz i ponownie emitowane jako chłodniejsze promieniowanie w podczerwieni. Aby w pełni zrozumieć ewolucję naszego wszechświata, musimy obserwować niebo zarówno w optycznym, jak i dłuższej długości fali światła podczerwieni”.
Obserwatorium kosmiczne Herschel miało za zadanie zaobserwować wszechświat w podczerwieni, a jego instrument SPIRE obejmuje najdłuższe długości fali.
Jak każdy instrument naukowy w kosmosie, instrument Spire wymagał również regularnych obserwacji kalibracji i rutynowo wpatruj się w jedną plamę „ciemnego nieba” co miesiąc, podczas trwania czteroletniej misji.
Herschel miał rekord największego w historii teleskopu kosmicznego w podczerwieni, dopóki nie został przyćmiony przez teleskop kosmiczny Jamesa Webba w 2021 roku.
Astrofizyk Imperial College London dr David Clements, który był również zaangażowany w badania, dodał: „Te wyniki pokazują, jak cenne jest archiwum Herschel.
„Wciąż uzyskujemy świetne nowe wyniki ponad 10 lat po tym, jak satelita przestał działać.
„Nie możemy jednak uzyskać więcej danych przy tych długościach fal, aby śledzić te fascynujące nowe wyniki. W tym celu potrzebujemy misji FAR-IR nowej generacji, Prima, obecnie proponowanej NASA”.
Misja z daleka podczerwieni dla Astrophysics (Prima) jest wspierana przez brytyjskie konsorcjum, w tym Ral Space, University of Sussex, Imperial College London i Cardiff University.
Wymagałoby to zastosowania teleskopu 1,8-metrowego zoptymalizowanego do obrazowania dalekiej podczerwieni i spektroskopii, wypełniając lukę między istniejącymi obserwatoriami, takimi jak Space Telescope James Webb i teleskopy radiowe.
Prima jest jedną z dwóch propozycji na liście następnej misji sondy NASA 1 miliarda dolarów (772 milionów funtów). Amerykańska Agencja Kosmiczna potwierdzi ostateczny wybór misji w 2026 r.