Μια διεθνής ομάδα αστρονόμων, χρησιμοποιώντας το Telescópio Espacial James Webb (JWST), ανακοίνωσε την ανίχνευση των πιο ισχυρών στοιχείων μέχρι σήμερα για την πρώτη γενιά αστεριών του σύμπαντος. Η ανακάλυψη αντιπροσωπεύει ένα ορόσημο για την κοσμολογία, προσφέροντας μια ματιά σε μια περίοδο γνωστή ως “Αυγή Cósmico”.
Τα σήματα εντοπίστηκαν στον γαλαξία JADES-GS-z14-0, ο οποίος τώρα επιβεβαιώθηκε ως ο πιο μακρινός γαλαξίας που έχει παρατηρηθεί ποτέ. Το αναλυόμενο φως ταξίδεψε για περισσότερα από 13,5 δισεκατομμύρια χρόνια, δείχνοντας το αντικείμενο όπως ήταν μόλις 290 εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang.
Αυτή η παρατήρηση μπορεί τελικά να επιβεβαιώσει τις μακροχρόνιες θεωρίες σχετικά με το πώς σχηματίστηκαν οι πρώτες κοσμικές δομές και άρχισαν να σπέρνουν το σύμπαν με τα χημικά στοιχεία που είναι απαραίτητα για το σχηματισμό των πλανητών και της ζωής όπως τη γνωρίζουμε.
Η άνευ προηγουμένου χωρητικότητα του τηλεσκοπίου Webb
Αυτή η ανακάλυψη ήταν δυνατή μόνο χάρη στην προηγμένη τεχνολογία που είναι ενσωματωμένη στο James Webb, το οποίο λειτουργεί στο υπέρυθρο φάσμα, ιδανικό για τη σύλληψη φωτός από εξαιρετικά μακρινά αντικείμενα. Το όργανο NIRCam (Infravermelho Próximo Camera) έπαιξε καθοριστικό ρόλο στον πρώτο εντοπισμό του JADES-GS-z14-0. Η ευαισθησία Sua του επέτρεψε να ανιχνεύσει τον γαλαξία με βάση το χρώμα του, το οποίο είναι εξαιρετικά μετατοπισμένο στο κόκκινο λόγω της διαστολής του σύμπαντος, δείκτης της τεράστιας απόστασής του.
Μετά την ταυτοποίηση, ο φασματογράφος NIRSpec (Infravermelho Próximo Spectrograph) στράφηκε στον στόχο για περισσότερες από 28 ώρες, ένας μεγάλος χρόνος έκθεσης που απαιτείται για τη συλλογή αρκετού φωτός για λεπτομερή ανάλυση. Foi το φάσμα που ελήφθη από το NIRSpec που επέτρεψε στους επιστήμονες όχι μόνο να μετρήσουν με ακρίβεια την απόσταση ρεκόρ του γαλαξία, αλλά και να αναλύσουν τη χημική σύνθεση του αερίου μέσα σε αυτόν, αποκαλύπτοντας τις υπογραφές που δείχνουν την παρουσία αρχέγονων αστεριών.
Ενδείξεις που βρέθηκαν στο φάσμα φωτός
Οι αστρονόμοι δεν απεικόνισαν απευθείας τα αστέρια του População III, καθώς θα ήταν πολύ βραχύβια. Αντίθετα, η ομάδα εντόπισε την αδιαμφισβήτητη υπογραφή της στο περιβάλλον του γαλαξία.
Η φασματική ανάλυση αποκάλυψε ένα τεράστιο νέφος αερίου υδρογόνου που βομβαρδίζεται έντονα από εξαιρετικά ενεργητική υπεριώδη ακτινοβολία.
Η ένταση αυτής της ακτινοβολίας είναι τόσο υψηλή που δεν μπορεί να εξηγηθεί από την παρουσία νεότερων και πιο κοινών άστρων, όπως αυτά που αποτελούν τους πιο κοντινούς γαλαξίες.
Η μόνη εξήγηση που συνάδει με τα τρέχοντα θεωρητικά μοντέλα είναι η ύπαρξη ενός τεράστιου σμήνος αστεριών População III, το οποίο θα ήταν εξαιρετικά ζεστό και φωτεινό.
Το μυστήριο των αστέρων πληθυσμού III
Τα αστέρια του População III είναι ένας από τους θεωρητικούς πυλώνες της σύγχρονης κοσμολογίας, αλλά μέχρι τώρα δεν είχαν παρατηρηθεί ποτέ. Το Elas αντιπροσωπεύει την πρώτη αστρική γενιά που σχηματίστηκε στο σύμπαν, που αποτελείται σχεδόν αποκλειστικά από τα στοιχεία που σφυρηλατήθηκαν στο Big Bang: υδρογόνο και ήλιο. Η απουσία βαρύτερων στοιχείων, που ονομάζονται «μέταλλα» στην αστρονομία, επέτρεψε σε αυτά τα αστέρια να φτάσουν σε κολοσσιαίες μάζες, πιθανώς εκατοντάδες φορές τη μάζα του Sol μας. Devido σε αυτή την ακραία μάζα, θα είχαν κάψει το πυρηνικό τους καύσιμο με έξαλλο ρυθμό, ζώντας μόνο μερικά εκατομμύρια χρόνια πριν εκραγούν σε σουπερνόβα. Foram αυτές οι αρχέγονες εκρήξεις που δημιούργησαν και διέδωσαν τα πρώτα βαριά στοιχεία σε όλο τον κόσμο, όπως ο άνθρακας και το οξυγόνο, επιτρέποντας στην επόμενη γενιά αστεριών και στα πλανητικά τους συστήματα να έχουν τα απαραίτητα συστατικά για πιο περίπλοκη χημεία.
Ο JADES-GS-z14-0 σπάει ρεκόρ απόστασης
Ο γαλαξίας JADES-GS-z14-0 είναι από μόνος του ένα εξαιρετικό αντικείμενο μελέτης. Η απόσταση Sua μετρήθηκε με μετατόπιση προς το κόκκινο z = 14,32, ξεπερνώντας το προηγούμενο ρεκόρ και ωθώντας τα σύνορα της κοσμικής παρατήρησης ακόμη πιο κοντά στην αρχή του χρόνου.
Η παρατήρηση αυτού του γαλαξία είναι σαν να κοιτάζεις μέσα από ένα παράθυρο χρόνου το σύμπαν στα σπάργανά του, μια περίοδο που οι πρώτες πηγές φωτός άρχιζαν να διαπερνούν την ομίχλη του ουδέτερου υδρογόνου που γέμιζε το διάστημα.
Η μελέτη της δομής και της φωτεινότητάς τους παρέχει κρίσιμα δεδομένα σχετικά με το πόσο γρήγορα σχηματίστηκαν οι πρώτοι γαλαξίες και τον ρόλο που έπαιξαν στο Época από το Reionização, το γεγονός που έκανε το σύμπαν διαφανές.
Επόμενα βήματα στην επιστημονική έρευνα
Αν και τα στοιχεία θεωρούνται πολύ ισχυρά, η ερευνητική ομάδα τονίζει ότι η οριστική επιβεβαίωση θα απαιτήσει πρόσθετες παρατηρήσεις. Το επόμενο βήμα είναι να χρησιμοποιήσουμε τον James Webb για να αναζητήσουμε άλλους υποψήφιους γαλαξίες σε παρόμοιες συνθήκες, για να δούμε αν αυτό το φαινόμενο ήταν κοινό στο πρώιμο σύμπαν.
Οι ερευνητές σχεδιάζουν επίσης να πραγματοποιήσουν ακόμη βαθύτερες φασματοσκοπικές αναλύσεις για να προσπαθήσουν να ανιχνεύσουν ίχνη ιονισμένου ηλίου κοντά σε αυτά τα αστέρια. Η ανίχνευση αυτής της υπογραφής θα ήταν ακόμη πιο πειστική απόδειξη της παρουσίας αυτών των ογκωδών, αρχέγονων άστρων.
Ένα νέο σύνορο για την κοσμολογία
Αυτή η ανακάλυψη εγκαινιάζει μια νέα εποχή στην εξερεύνηση του πρώιμου σύμπαντος, καταδεικνύοντας την επαναστατική ικανότητα του JWST να διερευνά θεμελιώδη ερωτήματα σχετικά με την κοσμική προέλευση.
