Lecimy tam? Masa kilkuset tysięcy Słońc, duża obecność tlenu

Wyjątkową cechą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) jest to, że pozwala zaobserwować wczesne etapy wszechświata. Dzięki urządzeniu naukowcy spojrzeć mogą na wydarzenia mające miejsce kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu, gdy formowały się pierwsze gwiazdy, galaktyki oraz czarne dziury.  Dzięki JWST, międzynarodowa grupa astronomów zarejestrowała i zbadała galaktykę (JADES-GS-z14-0). Powstała ona zaledwie 290 mln lat po Wielkim Wybuchu.

“Instrumenty Webba zostały tak zaprojektowane, żeby umożliwiały badania pierwszych galaktyk. W pierwszym roku działania, w ramach programu JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES), odkryliśmy setki potencjalnych galaktyk, które mogły powstać w czasie pierwszych 650 mln lat po Wielkim Wybuchu. Na początku 2023 roku zauważyliśmy galaktykę o współczynniku przesunięcia ku czerwieni równym 14, co było bardzo ekscytujące, ale niektóre jej właściwości nas dziwiły. Obiekt był zaskakująco jasny, czego nie spodziewalibyśmy się po tak odległej galaktyce. Znajdował się też blisko innej galaktyki – wyglądał wręcz tak, jakby był częścią większej struktury” – zrelacjonowali naukowcy.

“W czasie kolejnych obserwacji prowadzonych w 2023 roku, w ramach sesji JADES Origins Field, nowe dane z instrumentu NIRCam (Near-Infrared Camera) jeszcze silniej wskazały na znaczące przesunięcie ku czerwieni. Wiedzieliśmy, że potrzebne nam jest poznanie spektrum światła galaktyki, ponieważ wszystko, czego się dowiemy będzie miało ogromną wartość naukową – jako kolejny przełom w badaniach wczesnego wszechświata przez JWST albo jako szczególna, nietypowa galaktyka średniego wieku” – wyjaśnili.

Na początku bieżącego roku zespół badaczy przyglądał się galaktyce JADES-GS-z14-0 przez blisko 10 godzin, jednoznacznie ustalając jej przesunięcie ku czerwieni na poziomie ponad 14, co przekracza wartość wcześniejszej rekordzistki, galaktyki JADES-GS-z13-0, której przesunięcie wynosiło 13,2.

Podczas tych obserwacji ujawniono, że najstarsza znana dotychczas galaktyka ma średnicę 1,6 tysiąca lat świetlnych, co sugeruje, że emitowane przez nią światło pochodzi przede wszystkim z młodych gwiazd, a nie wyłącznie z rejonów wokół supermasywnej czarnej dziury znajdującej się w jej centrum.

Naukowcy są zdumieni, jak możliwe było, że galaktyka tak wielka i jasna mogła uformować się w niecałe 300 milionów lat. Inne jej cechy również zaskakują obserwatorów. Na przykład, galaktyka ta nie ma tak niebieskiego odcienia, jak by to wynikało z przewidywań, co sugeruje, że jej światło zostało ocieplone przez obecność pyłu.

Dodatkowo, analizy światła ujawniły obecność znacznych ilości tlenu. Obecność tlenu świadczy o tym, że w tej galaktyce musiało już zaistnieć wiele pokoleń masywnych gwiazd, co jest trudne do wyjaśnienia, biorąc pod uwagę jej bardzo wczesne pochodzenie.

“Wszystkie te obserwacje razem mówią nam, że JADES-GS-z14-0 nie jest podobna do wczesnych galaktyk, przewidywanych przez modele teoretyczne i symulacje komputerowe. Biorąc pod uwagę zaobserwowaną jasność tego źródła, możemy prognozować, jak mogło ono rosnąć w czasie. Jak dotąd nie znaleźliśmy żadnych podobnych obiektów wśród setek innych galaktyk, które obserwowaliśmy przy wysokim przesunięciu ku czerwieni” – podkreślili naukowcy.

“Biorąc pod uwagę stosunkowo mały obszar nieba, który przeszukaliśmy, aby znaleźć JADES-GS-z14-0, jej odkrycie ma głębokie implikacje dla przewidywanej liczby jasnych galaktyk, które widzimy we wczesnym wszechświecie, o czym mówi inne równoczesne badanie JADES (Robertson et al., niedawno zaakceptowane do publikacji). Jest prawdopodobne, że w ciągu następnej dekady, dzięki teleskopowi Webba astronomowie znajdą wiele takich jasnych galaktyk utworzonych być może w jeszcze wcześniejszych czasach. Jesteśmy podekscytowani, widząc niezwykłą różnorodność galaktyk, które istniały podczas kosmicznego świtu” – dodali.

Źródło: PAP, zdjęcie otwarcia: NASA