Astronomer vid University of Texas i Austin har utvecklat en ny teknik för att upptäcka de svagaste galaxer som ännu setts i det tidiga universum - tio gånger svagare än någonsin tidigare. Dessa galaxer hjälper astronomer att undersöka lite förstådda, men viktig period i kosmisk historia. Deras nya teknik hjälper till att undersöka tiden en miljard år efter Big Bang, när de tidiga, mörka universum översvämmades med ljus från de första galaxerna.

Rachael Livermore och Steven Finkelstein från UT Austin Astronomy Department, tillsammans med Jennifer Lotz från Space Telescope Science Institute, letade efter dessa svaga galaxer i bilder från Hubble Space Telescope's Frontier Fields -undersökning.

"Dessa galaxer är faktiskt extremt vanliga, "Livermore sa." Det är mycket tillfredsställande att kunna hitta dem. "

Dessa svaga, tidiga galaxer gav upphov till epoken av Reionization, när den energiska strålningen de avgav bombade gasen mellan alla galaxer i universum. Detta fick atomerna i denna diffusa gas att tappa sina elektroner (det vill säga bli joniserad).

Finkelstein förklarade varför det är så viktigt att hitta dessa svaga galaxer. "Vi visste i förväg att vår idé om galaxdriven rejonisering skulle fungera, det måste finnas galaxer hundra gånger svagare än vi kunde se med Hubble, " han sa, "och de måste vara riktigt, verkligen vanligt. "Det var därför Hubble Frontier Fields -programmet skapades, han sa.

Lotz leder projektet Hubble Frontier Fields, ett av teleskopets största hittills. I det, Hubble fotograferade flera stora galaxkluster. Dessa valdes ut för att dra nytta av deras enorma massa som orsakar en användbar optisk effekt, förutsagt av Albert Einstein. Ett galaxkluster enorma tyngdkraft böjer rymden, som förstorar ljus från mer avlägsna galaxer bakom det när det ljuset rör sig mot teleskopet. Således fungerar galaxklustret som ett förstoringsglas, eller en "gravitationellins, "låter astronomer se de mer avlägsna galaxerna-sådana som de normalt inte skulle kunna upptäcka, även med Hubble.

Även då, fastän, de objektivade galaxerna var fortfarande precis på väg mot vad Hubble kunde upptäcka.

"Huvudmotiveringen för Frontier Fields -projektet var att söka efter dessa extremt svaga galaxer under denna kritiska period i universums historia, "Sa Lotz." Men den främsta svårigheten med att använda Frontier Field -klustren som ett extra förstoringsglas är hur man korrigerar kontaminationen från ljuset från klasens galaxer. "

Livermore utarbetar:"Problemet är, du försöker hitta dessa riktigt svaga saker, men du ser bakom dessa riktigt ljusa saker. De ljusaste galaxerna i universum finns i kluster, och dessa galaxer blockerar bakgrundsgalaxerna vi försöker observera. Så det jag gjorde var att hitta på en metod för att ta bort klustergalaxerna "från bilderna.

Hennes metod använder modellering för att identifiera och skilja ljus från förgrundsgalaxerna (klustergalaxerna) från ljuset som kommer från bakgrundsgalaxerna (de mer avlägsna, linsade galaxer).

Enligt Lotz, "Detta arbete är unikt i sitt tillvägagångssätt för att ta bort detta ljus. Detta har gjort det möjligt för oss att upptäcka fler och svagare galaxer än vad som setts i tidigare studier, och att uppnå det primära målet för Frontier Fields -undersökningen. "

Livermore och Finkelstein har använt den nya metoden på två av galaxhopen i Frontier Fields -projektet:Abell 2744 och MACS 0416. Det gjorde det möjligt för dem att identifiera svaga galaxer sett när universum var ungefär en miljard år gammalt, mindre än 10 procent av sin nuvarande ålder - galaxer 100 gånger svagare än de som finns i Hubble Ultra Deep Field, till exempel, som är den djupaste bilden av natthimlen som man fått.

Deras observationer visade att dessa svaga galaxer är extremt många, överensstämmer med tanken att ett stort antal extremt svaga galaxer var huvudkällan bakom rejonisering.

Det finns fyra Frontier Fields -kluster kvar, och laget planerar att studera dem alla med Livermores metod. I framtiden, Hon sa, de skulle vilja använda James Webb rymdteleskop för att studera ännu svagare galaxer.

Verket publiceras i ett nyligen utgåva av Astrofysisk tidskrift .