Το Telescópio Espacial James Webb ανίχνευσε φασματικά σήματα σε έναν γαλαξία που παρατηρήθηκε όπως ήταν πριν από 13,4 δισεκατομμύρια χρόνια. Τα δεδομένα υποδεικνύουν την πιθανή παρουσία αστεριών από το População III, την πρώτη γενιά που σχηματίστηκε μετά το Big Bang. Dois ανεξάρτητες μελέτες ανέλυσαν το ίδιο σύστημα με συμπληρωματικές μεθόδους και ενίσχυσαν την υπόθεση.
Τα στοιχεία προέρχονται από ένα αντικείμενο που ονομάζεται Hebe, που βρίσκεται κοντά στον γαλαξία GN-z11. Οι ερευνητές παρατήρησαν ισχυρές εκπομπές διπλά ιονισμένου ηλίου χωρίς ανίχνευση βαρύτερων στοιχείων. Το χημικό σχέδιο Esse είναι σύμφωνο με αστέρια που σχηματίζονται μόνο από υδρογόνο και ήλιο.
Λεπτομέρειες Galaxy GN-z11
Ο γαλαξίας GN-z11 είναι από τους πιο μακρινούς που έχουν παρατηρηθεί ποτέ. Το Ela εμφανίζεται όπως έγινε περίπου 400 εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang. Το αντικείμενο Hebe βρίσκεται περίπου τρία κιλοπαρσέκ από τον κύριο γαλαξία.
Οι νέες παρατηρήσεις χρησιμοποίησαν το όργανο NIRSpec-IFU του James Webb με υψηλότερη ανάλυση. Τα δεδομένα επιβεβαίωσαν μια γραμμή εκπομπής ηλίου που είχε ήδη προταθεί σε προηγούμενες αναλύσεις. Μια ανεξάρτητη ανίχνευση ιονισμένου υδρογόνου στην ίδια θέση υποστήριξε περαιτέρω τα αποτελέσματα. Η εκπομπή ηλίου φαίνεται να χωρίζεται σε δύο συστατικά που χωρίζονται κατά περίπου 120 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο.
Πρωτόγονη ανάλυση αερίων
Η ομάδα με επικεφαλής τους Roberto Maiolino, Universidade και Cambridge ερεύνησε το αέριο που περιβάλλει τον γαλαξία. Τα δεδομένα δείχνουν ένα περιβάλλον με σχεδόν αποκλειστική σύνθεση ηλίου και απουσία μετάλλων. Ο τύπος αερίου Esse θεωρείται πρωτόγονος και συμβατός με τις αρχικές συνθήκες Universo.
Μέσα στο σύστημα, το αντικείμενο Hebe έδειξε έντονη εκπομπή διπλά ιονισμένου ηλίου. Το σήμα Esse απαιτεί πολύ ενεργητικές πηγές ακτινοβολίας, όπως εξαιρετικά τεράστια και θερμά αστέρια. Οι ερευνητές δοκίμασαν άλλες εξηγήσεις, συμπεριλαμβανομένων των μαύρων οπών άμεσης κατάρρευσης και των αστεριών Wolf-Rayet, αλλά αυτά τα σενάρια δεν εξηγούσαν καλά όλα τα παρατηρούμενα χαρακτηριστικά.
- Επιβεβαιωμένη εκπομπή HeII λ1640 με ισοδύναμο πλάτος μεγαλύτερο από 20 angstroms
- Απουσία ανιχνεύσιμων μεταλλικών γραμμών στην περιοχή
- Αέριο με ελάχιστα εξελιγμένη χημική σύσταση
- Τοποθεσία περίπου 3 kpc από τον γαλαξία GN-z11
- Υποστήριξη ανεξάρτητης ανίχνευσης Hγ στο ίδιο σημείο
Φυσική μοντελοποίηση του αντικειμένου Hebe
Η δεύτερη μελέτη, με επικεφαλής τους Elka Rusta, Universidade και Florença, επικεντρώθηκε στη φυσική μοντελοποίηση. Η ομάδα αξιολόγησε ποια σενάρια αναπαράγουν καλύτερα τις μετρούμενες γραμμές εκπομπής. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι αστέρια από το População III με μάζα μεταξύ 10 και 100 φορές μεγαλύτερη από το Sol εξηγούν τις παρατηρούμενες ιδιότητες.
Αυτό το εύρος μάζας είναι σύμφωνο με τις θεωρητικές προβλέψεις για τα πρώτα αστέρια. Οι συγγραφείς τόνισαν ότι το πρωτόγονο περιβάλλον και η έλλειψη βαρέων στοιχείων ενισχύουν την ερμηνεία. Ainda Έτσι, οι ερευνητές τόνισαν ότι η ανακάλυψη απαιτεί περαιτέρω παρατηρήσεις για την εξάλειψη των αβεβαιοτήτων που απομένουν.
Σημασία για την κατανόηση του αρχικού Universo
Τα αστέρια του População III θα είχαν εμφανιστεί σε ένα Universo που αποτελείται βασικά από υδρογόνο και ήλιο. Το Elas παρήγαγε τα πρώτα βαρύτερα στοιχεία μέσω της πυρηνικής σύντηξης. Η μελέτη αυτών των αστεριών βοηθά στην ανακατασκευή του τρόπου με τον οποίο σχηματίστηκαν οι πρώτες κοσμικές δομές και πώς εξελίχθηκε η χημική τους σύσταση με την πάροδο του χρόνου.
Οι παρατηρήσεις του James Webb επέτρεψαν την πρόσβαση σε περιοχές του Universo που ήταν προηγουμένως απρόσιτες. Η υψηλή ανάλυση των οργάνων αποκάλυψε φασματικές λεπτομέρειες σε πολύ παλιά αντικείμενα. Οι δύο μελέτες χρησιμοποίησαν διαφορετικές προσεγγίσεις για τα ίδια δεδομένα και κατέληξαν σε συγκλίνοντα συμπεράσματα σχετικά με το αντικείμενο Hebe.
Επόμενα βήματα στις παρατηρήσεις
Οι συγγραφείς και των δύο έργων ανέφεραν ότι θα χρειαστούν νέες παρατηρήσεις με το James Webb. Ο στόχος είναι να επιβεβαιωθεί οριστικά η φύση των εκπομπών και να επικυρωθεί η υπόθεση των αρχέγονων αστεριών. Equipes International συνεχίζουν να αναλύουν το σύστημα GN-z11 και τις κοντινές περιοχές.
Τα αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν ως προεκτυπώσεις και βρίσκονται σε διαδικασία αναθεώρησης από την επιστημονική κοινότητα. Το Eles αντιπροσωπεύει την ισχυρότερη απόδειξη μέχρι σήμερα για την ύπαρξη παρατήρησης του População III.