Przy użyciu Kosmicznego Teleskopu NASA/ESA/CSA Jamesa Webba naukowcy odkryli najdalszą spośród znanych galaktyk, zaobserwowaną zaledwie 290 mln lat po Wielkim Wybuchu (NASA, ESA, CSA, STScI, Brant Robertson – UC Santa Cruz, Ben Johnson – CfA, Sandro Tacchella – Cambridge, Phill Cargile – CfA, CC BY 4.0, zdjęcie modyfikowane / Wikimedia)
Międzynarodowy zespół naukowców za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba zarejestrował galaktykę, która powstała zaledwie niecałe 300 mln lat po Wielkim Wybuchu. Astronomów zaskoczyła przy tym jej niezwykle wysoka jasność.
Jedną z wyjątkowych cech Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) jest jego zdolność do zaglądania w początki Wszechświata. Instrument pozwala zobaczyć, co działo się w czasie pierwszych kilkuset milionów lat po Wielkim Wybuchu. Powstały wtedy pierwsze gwiazdy, galaktyki, czarne dziury.
Teraz, z pomocą JWST, międzynarodowa grupa astronomów zarejestrowała i zbadała galaktykę (JADES-GS-z14-0), która powstała 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 tego roku naukowcy przyglądali się galaktyce JADES-GS-z14-0 przez prawie 10 godzin i bezsprzecznie określili jej przesunięcie ku czerwieni na ponad 14 – a więc więcej niż w przypadku dotychczasowej rekordzistki, którą jest galaktyka JADES-GS-z13-0 (13,2).
Ta ogromna gromada galaktyk, nazwana Abell 2744 i nosząca przydomek Gromada Pandory, została sfotografowana przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a w ramach programu Pola Graniczne, w którym Hubble wraz z innymi wielkimi obserwatoriami NASA bada wczesny Wszechświat, przepatrując duże gromady galaktyk. Gromada jest tak masywna, że jej potężna grawitacja ugina światło galaktyk znajdujących się daleko za nią, sprawiając, że obiekty tła wydają się większe i jaśniejsze, co jest zjawiskiem zwanym soczewkowaniem grawitacyjnym. Soczewkowanie grawitacyjne pozwala teleskopom zobaczyć bardzo odległe galaktyki, które w innym przypadku byłyby poza ich zasięgiem (NASA Hubble, CC BY 2.0, zdjęcie modyfikowane / Wikimedia)
Obserwacje wskazały przy tym, że najstarsza jak dotąd galaktyka ma średnicę 1,6 tys. lat świetlnych, co wskazuje, że obserwowane światło pochodzi głównie z młodych gwiazd, a nie tylko z okolic supermasywnej czarnej dziury w jej centrum.
Jasność galaktyki mówi, że ma masę kilkuset tys. mas Słońca.
Naukowcy zastanawiają się, jak tak duża i jasna galaktyka mogła powstać w niecałe 300 mln lat.
Inne jej właściwości też zaskakują badaczy. Galaktyka na przykład nie jest tak niebieska, jak powinna być według przewidywań, co wskazuje, że część światła uległa ociepleniu z powodu obecności pyłu.
Analiza światła wskazuje też na obecność dużych ilości tlenu. Tlen oznacza, że w galaktyce istniało już wiele generacji masywnych gwiazd, co trudno wytłumaczyć przy jej tak dawnym powstaniu.
„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.
Więcej informacji na stronie NASA.
Autor: Marek Matacz, PAP.
