Teleskop Webba odsłania "ukryte" gwiazdy. Pierwsze galaktyki mogły ważyć 4 razy więcej

Badacze, korzystając z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, przyjrzeli się temu, jak mogły wyglądać pierwsze galaktyki we wszechświecie. Wcześniejsze obserwacje dawały obraz zdominowany przez najjaśniejsze i najbardziej masywne gwiazdy — podobnie jak z daleka łatwiej dostrzec najbardziej wyraziste elementy panoramy. Dzięki wysokiej czułości instrumentów Webba udało się jednak wyłapać również liczne, znacznie słabsze i mniejsze gwiazdy, które dotychczas pozostawały niewidoczne.

Analiza objęła dziewięć wczesnych galaktyk, które miały już za sobą wyjątkowo intensywny etap formowania gwiazd. Zebrane przez Webba dane zestawiono z obserwacjami wykonanymi przez naziemny Bardzo Duży Teleskop. To połączenie pozwoliło — po raz pierwszy w taki sposób — oszacować, jaki udział w tych odległych układach mają słabe gwiazdy.

Wyniki wskazują, że w rozważanym okresie historii wszechświata udział gwiazd o małej masie był wyraźnie większy niż w galaktykach współczesnych, w tym w Drodze Mlecznej. To istotna zmiana perspektywy, bo dotąd obraz wczesnych galaktyk powstawał głównie na podstawie światła tych obiektów, które świecą najsilniej.

Gwiazdy masywne emitują dużo więcej światła i to one najsilniej "odciskają się" w widmie galaktyk, dlatego przez lata to ich blask w największym stopniu wpływał na wyliczenia. Z kolei słabsze gwiazdy często ginęły w tle i nie były uwzględniane w szacunkach. Ulepszone obserwacje oraz nowe podejścia analityczne pozwoliły uchwycić ich wkład, który istotnie podnosi całkowitą masę badanych galaktyk.

Jednym z kluczowych wniosków jest to, że przebieg gwiazdotwórczej historii młodego wszechświata mógł wyglądać inaczej, niż zakładano. Przez lata dominowało przekonanie, że proporcje gwiazd o różnych masach pozostawały podobne przez miliardy lat. Tymczasem obserwacje znacznie bliższe czasom po Wielkim Wybuchu sugerują wyraźnie inny skład populacji gwiazd.

Wśród obserwowanych obiektów szczególnie wyróżniła się jedna galaktyka, której masa — po doliczeniu "ukrytych" gwiazd — może być nawet czterokrotnie większa, niż wynikało ze starszych modeli. Taki wynik może oznaczać konieczność korekty teorii dotyczących powstawania galaktyk i planet, zwłaszcza że wiele egzoplanet może krążyć właśnie wokół słabych gwiazd. Zespół planuje kolejne analizy, obejmujące jeszcze wcześniejsze galaktyki, aby lepiej zrozumieć budowę i ewolucję pierwszych układów gwiazdowych. Wyniki opublikowano w czasopiśmie Nature Astronomy.