Οι αστρονόμοι έκαναν την εκπληκτική ανακάλυψη οξυγόνου και στοιχείων όπως τα βαρέα μέταλλα στον πιο μακρινό γνωστό γαλαξία. Ο γαλαξίας απέχει 13,4 δισεκατομμύρια έτη φωτός, πράγμα που σημαίνει ότι σχηματίστηκε στις πρώτες ημέρες του σύμπαντος.

Σύμφωνα με τους αστρονόμους, το Big Bang δημιούργησε το σύμπαν πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια.

Ο ασυνήθιστα μεγάλος, φωτεινός μακρινός γαλαξίας, που ονομάζεται JADES-GS-z14-0, εντοπίστηκε αρχικά τον Ιανουάριο του 2024 με τη χρήση του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb, το οποίο παρατηρεί το σύμπαν στο υπέρυθρο φως που είναι αόρατο στο ανθρώπινο μάτι.

Το διαστημικό παρατηρητήριο μπορεί ουσιαστικά να κοιτάξει πίσω στο χρόνο, στην αρχή μιας μυστηριώδους εποχής που ονομάζεται Κοσμική Αυγή, ή στα πρώτα μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang, όταν γεννήθηκαν οι πρώτοι γαλαξίες, επειδή μπορεί να παρατηρήσει φως που έχει ταξιδέψει για δισεκατομμύρια χρόνια στο διάστημα μέχρι τη Γη.

Το φως από το JADES-GS-z14-0 χρειάστηκε 13,4 δισεκατομμύρια χρόνια για να φτάσει στη δική μας γωνιά του σύμπαντος, οπότε το Webb και άλλα παρατηρητήρια όπως το ALMA, ή το Atacama Large Millimeter/submillimeter Array στην έρημο Atacama της Χιλής, βλέπουν τον γαλαξία όπως ήταν όταν το σύμπαν είχε ηλικία μόλις 300 εκατομμυρίων ετών.

Όταν οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν το ALMA για να δώσουν συνέχεια στις αρχικές παρατηρήσεις του Webb, έμειναν έκπληκτοι όταν διαπίστωσαν την παρουσία οξυγόνου και βαρέων μετάλλων, επειδή η παρουσία τους υποδηλώνει ότι οι γαλαξίες σχηματίστηκαν πιο γρήγορα από ό,τι αναμενόταν στις πρώτες ημέρες του σύμπαντος.

Διαβασε ακομα

Η σκοτεινή ενέργεια εξασθενεί: Θα καταστραφεί το σύμπαν με ένα αντίστροφο big bang ή «μεγάλη σύνθλιψη»;

Τα αποτελέσματα των ανιχνεύσεων του ALMA δημοσιεύθηκαν σε ξεχωριστές μελέτες στα περιοδικά The Astrophysical Journal και Astronomy & Astrophysics.

«Είναι σαν να βρίσκεις έναν έφηβο εκεί που θα περίμενες μόνο μωρά», δήλωσε ο Sander Schouws, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης του The Astrophysical Journal και υποψήφιος διδάκτωρ στο Αστεροσκοπείο Leiden του Πανεπιστημίου Leiden στην Ολλανδία, σε δήλωσή του.

«Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι ο γαλαξίας έχει σχηματιστεί πολύ γρήγορα και ωριμάζει επίσης γρήγορα, προσθέτοντας σε ένα αυξανόμενο σώμα αποδείξεων ότι ο σχηματισμός των γαλαξιών συμβαίνει πολύ πιο γρήγορα από ό,τι αναμενόταν».

Το γεγονός ότι ο JADES-GS-z14-0 ήταν φορτωμένος με βαριά στοιχεία κάνει τους αστρονόμους να αναρωτιούνται πώς ήταν στην πραγματικότητα κάποιοι από τους πρώτους γαλαξίες – καθώς και πόσους άλλους μπορούν να βρουν χρησιμοποιώντας τον Webb και το ALMA.

Ένα έντονο φως οδηγεί σε μια έκπληξη

Πολλαπλές πτυχές του JADES-GS-z14-0, συμπεριλαμβανομένου του μεγάλου μεγέθους και της φωτεινότητάς του, αποδείχθηκαν απροσδόκητες.

Καθώς το Webb εξέτασε 700 μακρινούς γαλαξίες, αυτός αποδείχθηκε ότι ήταν ο τρίτος πιο φωτεινός παρά το γεγονός ότι ήταν ο πιο μακρινός, δήλωσε ο Schouws.

Αλλά οι παλαιότεροι γαλαξίες αναμένεται να είναι μικρότεροι και πιο αμυδροί επειδή το σύμπαν ήταν πολύ μικρότερο εκείνη την εποχή.

«Σε γενικές γραμμές, οι γαλαξίες σε αυτό το πρώιμο στάδιο του σύμπαντος είναι πολύ διαφορετικοί από τους διάσημους γαλαξίες που γνωρίζουμε από τις όμορφες εικόνες του Hubble και του JWST», δήλωσε ο Schouws.

«Είναι πολύ πιο συμπαγείς, πλούσιοι σε αέριο και ακατάστατοι/αδιατάρακτοι. Οι συνθήκες είναι πιο ακραίες επειδή πολλά αστέρια σχηματίζονται γρήγορα σε μικρό όγκο».

Οι γαλαξίες συνήθως ξεκινούν από τεράστια νέφη αερίων που καταρρέουν και περιστρέφονται, γεμίζοντας με νεαρά αστέρια που αποτελούνται σε μεγάλο βαθμό από ελαφριά στοιχεία όπως το ήλιο και το υδρογόνο.

Καθώς τα αστέρια εξελίσσονται με την πάροδο του χρόνου, δημιουργούν βαρύτερα στοιχεία, όπως οξυγόνο και μέταλλα, τα οποία διασκορπίζονται σε όλο τον γαλαξία καθώς τα αστέρια εκρήγνυνται στο τέλος της ζωής τους.

Με τη σειρά τους, τα στοιχεία που απελευθερώνονται από τα αστέρια που πεθαίνουν οδηγούν στο σχηματισμό περισσότερων άστρων καθώς και των πλανητών που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από αυτά.

Όμως τίποτα στον JADES-GS-z14-0 δεν ταιριάζει σε αυτό το μοντέλο. Αντίθετα, ο γαλαξίας περιέχει 10 φορές περισσότερα βαρέα στοιχεία από ό,τι αναμενόταν, δήλωσαν οι συγγραφείς της μελέτης.

«Τέτοια στοιχεία παράγονται από ογκώδη άστρα και η μεγάλη ποσότητα οξυγόνου υποδηλώνει ότι έχουν ήδη γεννηθεί και πεθάνει αρκετές γενιές ογκωδών άστρων», δήλωσε ο Dr. Stefano Carniani, επίκουρος καθηγητής στη Scuola Normale Superiore της Πίζας στην Ιταλία και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Astronomy & Astrophysics, σε δήλωσή του.

«Συμπερασματικά, ο (JADES-GS-z14-0) είναι πιο ώριμος από ό,τι αναμενόταν και τα αποτελέσματα αυτά υποδηλώνουν ότι η πρώτη γενιά γαλαξιών συγκέντρωσε τη μάζα της πολύ γρήγορα».

Διανύοντας την απόσταση

Η χρήση του ALMA επέτρεψε επίσης στους ερευνητές να επιβεβαιώσουν την απόσταση του γαλαξία, η οποία είχε αρχικά μετρηθεί με τη χρήση του Webb, και να βελτιώσουν τις μετρήσεις τους.

Μαζί, και τα δύο τηλεσκόπια μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μελέτη του σχηματισμού και της εξέλιξης των πρώτων γαλαξιών, δήλωσε ο Rychard Bouwens, αναπληρωτής καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Leiden και συν-συγγραφέας της μελέτης στο The Astrophysical Journal.

«Έμεινα πραγματικά έκπληκτος από αυτή τη σαφή ανίχνευση οξυγόνου στο JADES-GS-z14-0», δήλωσε ο Gergö Popping, αστρονόμος του Ευρωπαϊκού Νότιου Παρατηρητηρίου στο Ευρωπαϊκό Περιφερειακό Κέντρο ALMA, σε δήλωσή του. Ο Popping δεν συμμετείχε σε καμία από τις δύο μελέτες.

«Αυτό υποδηλώνει ότι οι γαλαξίες μπορούν να σχηματιστούν πιο γρήγορα μετά το Big Bang απ’ ό,τι είχε θεωρηθεί προηγουμένως. Το αποτέλεσμα αυτό αναδεικνύει τον σημαντικό ρόλο που παίζει το ALMA στη διαλεύκανση των συνθηκών κάτω από τις οποίες σχηματίστηκαν οι πρώτοι γαλαξίες στο Σύμπαν μας».

Ενώ το Webb μπορεί να βοηθήσει στον εντοπισμό εξαιρετικά μακρινών γαλαξιών, το ALMA μπορεί να ζουμάρει για να μελετήσει το αέριο και τη σκόνη στο εσωτερικό τους, ανιχνεύοντας το υπέρυθρο φως που εκπέμπουν, δήλωσε ο Carniani.

Η μελέτη τέτοιων γαλαξιών μπορεί να βοηθήσει να χυθεί φως στα πολλά εναπομείναντα μυστήρια της Κοσμικής Αυγής, όπως το τι συνέβη λίγο μετά την έναρξη του σύμπαντος και την ταυτότητα των πρώτων ουράνιων αντικειμένων που εμφανίστηκαν.

Οι συγγραφείς της μελέτης πιστεύουν ότι οι πρώιμοι γαλαξίες μπορεί να έχουν σχηματίσει περισσότερα αστέρια, και αστέρια σε πιο μαζική κλίμακα, από ό,τι αναμενόταν, γεγονός που θα επηρέαζε επίσης τη φωτεινότητα του γαλαξία συνολικά.

Διαβασε ακομα

Τι μας αποκαλύπτουν τα ζυμαρικά για το σύμπαν

«Είναι σαν τα κεριά που καίγονται: Μπορείς να έχεις κεριά με φαρδύ φιτίλι που έχουν φωτεινή φλόγα (τεράστια αστέρια) ή μπορείς να έχεις κεριά που καίγονται αργά και αποτελεσματικά (κανονικά αστέρια)», δήλωσε ο Schouws.

Χρειάζονται όμως περισσότερες παρατηρήσεις για να καταλάβουμε τι ακριβώς βλέπουν οι ερευνητές, είπε.

Η ομάδα θέλει να καθορίσει αν ο γαλαξίας και η ταχεία εξέλιξή του είναι πραγματικά μοναδικός ή αν υπάρχουν κι άλλοι παρόμοιοι στο πρώιμο σύμπαν, καθώς ένα μόνο ουράνιο αντικείμενο δεν είναι αρκετό για να καθιερωθεί ένα νέο μοντέλο σχηματισμού γαλαξιών, δήλωσε ο Carniani.

Με πληροφορίες από CNN