Juba ammust aega on filosoofid ja õpetlased mõtisklenud aja alguspunkti üle. Üsna kindla vastuseni jõudis inimkond alles tänapäevase astronoomia meetodite abil. Üldiselt on teadlased nüüd üksmeelel, et universum tekkis Suure Paugu tagajärjel umbes 13,8 miljardi aasta eest.

Isegi kui universumi tekkeaeg on enam-vähem selge, pole teadlased kuigi kindlad, milline universum oma algusaegadel välja nägi. Nimelt langes see kokku niinimetatud kosmilise pimeda ajaga. Seetõttu kompavad astronoomid oma mõõteriistade võimete piire, et kindlaks teha, millal tekkisid esimesed suuremad tähekogumid - galaktikad. Nüüd mõõtis rahvusvaheline teadlasrühm täpselt ära, kui kaugel asub galaktika GN-z11.

Uuringu ühe juhtivautori Tokyo ülikooli professori Nobunari Kashikawa sõnul asub GN-z11 meist 13,4 miljardi valgusaasta kaugusel. Varasemate uuringute valguses muudab see selle teadaolevalt kõige kaugemal asuvaks galaktikaks. Tulemuseni jõuda polnud Kashikawa sõnul kerge.

Töörühm vaatles GN-z11-s paiknevate süsiniku aatomite kiiratud ultraviolettvalgust. Universumi paisumise tõttu oli nihkunud see Maani jõudes infrapunasesse spektriossa. Sedavõrd ulatuslik punanihe tähendab, et GN-z11 oli olemas juba umbes 13,4 miljardi aasta eest ehk ainult 400 miljonit aastat pärast Suurt Pauku.

Kõnealune galaktika asub sedavõrd kaugel, et määrab ära vaadeldava universumi piiri. Ehkki GN-z11 on vaadeldud Hubble'i teleskoobiga varemgi, läks täpsemate tulemuste saamiseks tarvis Kecki teleskoobi kõrgemat lahutusvõimet. Mõõtmisi tehti infrapuna-uuringute multi-objekti spektrograafi ehk MOSFIRE'i abil, mis võimaldas koguda kogu GN-z11'st lähtuva valguse. MOSFIRE'iga kogutud andmete abil suutsid teadlased välja arvutada galaktika oletatava kauguse, mis olid 100 korda täpsemad kui ükski varasem mõõtmine. 

Kui tulemust suudetakse kinnitada ka kordusuuringus, võib galaktikat tõsikindlalt pidada teadaolevalt kõige kaugemaks. Sedavõrd kaugete galaktikate uurimine annab astronoomidele lootust, et universumi algusaeg saab edaspidi üha selgemaks.

Mida kujutas endast kosmiline pime aeg?

Lihtsustatult algas ajastu umbes 370 000  aastat pärast Suurt Pauku ja kestis ühtekokku ligi miljard aastat. Toonasest ajast võimaldavad aimu saada vaid enne pimedat aega vabanenud valgusosakesed, mida näeme praegugi kosmilise mikrolaine-taustkiirgusena, ning footonid, mida kiirgasid neutraalsed vesinikuaatomid. Viimaste valgusosakeste lainepikkus on Universumi paisumise tõttu sedavõrd väljavenitatud, et tänapäeval me seda ei näe.

Efekti nimetatakse punanihkeks, mille käigus valguse lainepikkus pikeneb ehk nihkub valgusspektri punase otsa poole, kui valgusallikas meist eemale liigub. Meie galaktika suunas liikuvate objektide jaoks toimib punanihe tagurpidi sininihkena ehk valguse lainepikkus lüheneb ja nihkub spektri sinise otsa suunas.

Astronoomid on neid nihkeid kasutanud galaktikate kauguse ja universumi paisumiskiiruse määramiseks juba umbes sajandi. Nüüd kasutas uurimisrühm Kecki I teleskoopi Hawaiil, et mõõta GN-z11 punanihet ja määrata seega galaktika kaugus Linnuteest. Mõõtmistulemustest selgus, et tegu on kaugeima ja vanima teadaoleva galaktikaga.

Uuring avaldati ajakirjas Nature Astronomy.