Tuore löytö valaisee kosmoksen varhaisimpia hetkiä paljastamalla yllättäviä fysikaalisia ominaisuuksia yhdessä vanhimmista koskaan havaituista järjestelmistä.
James Webbin avaruusteleskooppi on jälleen kerran laajentanut astronomisten havaintojen rajoja vahvistamalla galaksin olemassaolon, joka syntyi 280 miljoonaa vuotta alkuräjähdyksen jälkeen .
Tämä saavutus edistää syvällistä tieteellistä ymmärrystä varhaisesta maailmankaikkeudesta ja kyseenalaistaa vakiintuneet käsitykset galaksien muodostumisesta ja varhaisesta evoluutiosta paljastamalla fysikaaliset olosuhteet, jotka poikkeavat merkittävästi nykyisten teoreettisten mallien olettamista.
Erityisesti galaksi, joka sai nimen MoM-z14, tunnistettiin ja vahvistettiin analysoimalla sitä NIRSpec-laitteella (lähi-infrapunaspektrografi) Webb-avaruusteleskoopilla. Rohan Naidun johtama tiimi Massachusettsin teknillisen yliopiston (MIT) Kavlin astrofysiikan ja avaruustutkimuksen instituutista selitti, että MoM-z14:n punasiirtymä on 14,44 , mikä tarkoittaa, että sen valo on kulkenut noin 13,5 miljardia vuotta ennen kuin se on saavuttanut meidät.
Tulokset, jotka ovat saatavilla arXiv-preprint-palvelimella ja jotka on kuvattu Open Journal of Astrophysics -lehdessä, osoittavat, että Webb-teleskooppi ylittää jatkuvasti omat alkuperäiset suorituskykyarvionsa. Naidun mukaan: ”Webbin avulla voimme nähdä kauemmas kuin koskaan ennen, ja se ei ole lainkaan sellaista kuin ennustimme, mikä on sekä haastavaa että jännittävää.” Tämä lainaus heijastaa yhteisön kunnioitusta varhaista maailmankaikkeutta kohtaan, joka ei sovi akateemisiin ennusteisiin.
Geneven yliopiston johtavan tutkijan Pascal Oeschin mukaan vaikka etäisyyden arviointi voidaan tehdä kuvien avulla, on erittäin tärkeää vahvistaa tiedot yksityiskohtaisella spektroskopialla, jotta voidaan varmuudella määrittää, mitä tarkalleen ottaen havaitaan ja missä kohtaa avaruutta se sijaitsee.
Tämä löytö sijoittaa MoM-z14 kasvavaan ryhmään galakseja, jotka ovat yllättävän kirkkaita niin varhaisessa vaiheessa maailmankaikkeuden olemassaoloa. Tutkimusryhmän mukaan näiden galaksien kirkkaus on 100 kertaa suurempi kuin nykyaikaisissa malleissa ennustettu . Tämä löytö laajentaa kuilua teorian ja havaintojen välillä kosmologiassa – ilmiö, joka Massachusettsin teknillisen yliopiston tutkijan Jacob Shennin mukaan ”herättää tärkeitä kysymyksiä, joita on tutkittava tulevaisuudessa”.
Yksi MoM-z14:n silmiinpistävimmistä ominaisuuksista on sen korkea typpipitoisuus. Jotkut hyvin vanhat tähdet Linnunradalla osoittavat myös korkeaa pitoisuutta tätä alkuainetta, mikä mahdollistaa rinnastuksen galaksimme kivettyneiden jäännösten ja Webb-teleskoopin äärimmäisillä avaruusetäisyyksillä havaitsemien ilmiöiden välillä.
Kuten Naidu selitti: ”Voimme hakea inspiraatiota arkeologiasta ja tarkastella näitä muinaisia tähtiä galaksissamme varhaisen maailmankaikkeuden fossiileina, paitsi että astronomian alalla olemme onnekkaita, että Webb-teleskooppi havaitsee kohteita niin kaukaisilta etäisyyksiltä, että meillä on myös suoraa tietoa tuon ajan galakseista. On käynyt ilmi, että havaitsemme joitakin samoja ominaisuuksia, kuten tämän epätavallisen typpirikastumisen.”
Tämä löytö kyseenalaistaa kemiallisen evoluution mallit. MoM-z14:n ikä viittaa siihen, että suuren alkuräjähdyksen ja tämän galaksin muodostumisen välillä on kulunut vain 280 miljoonaa vuotta, mikä on laskelmien mukaan liian vähän, jotta useat tähtisukupolvet olisivat ehtineet rikastuttaa ympäristöään typellä havaittuun tasoon.
Tutkijat olettavat, että tällainen typpipitoisuus voi johtua supermassiivisten tähtien olemassaolosta, jotka muodostuivat tiheissä ympäristöissä, jotka olivat tyypillisiä varhaiselle maailmankaikkeudelle. Nämä tähdet pystyivät tuottamaan enemmän typpeä kuin mikään nykyisin galaksin ympäristössä oleva tähti.
Ainutlaatuisen kemiallisen koostumuksensa lisäksi MoM-z14 tarjoaa tutkijoille arvokasta tietoa kosmisen historian ajanjaksosta, joka tunnetaan nimellä reionisaatio . Tuolloin ensimmäisten tähtien valo oli riittävän voimakasta hajottamaan tiheän primaarisen vedyn sumun, jolloin säteily pääsi ulos ja levisi vapaasti avaruuteen. MoM-z14:n kaltaisen galaksin olemassaolon vahvistaminen niin lähellä alkuräjähdystä auttaa kartoittamaan tämän prosessin kronologiaa, mikä oli mahdotonta ennen Webb-teleskoopin ilmestymistä.
Tähän löytöön johtaneita polkuja edelsi muita merkittäviä saavutuksia. Ennen Webb-teleskoopin laukaisua NASA/ESA:n avaruusteleskooppi Hubble oli jo löytänyt galaksin GN-z11 , joka oli olemassa noin 400 miljoonaa vuotta alkuräjähdyksen jälkeen ja jonka kirkkaus ja etäisyys olivat tuolloin ennätyksellisiä. Webb ei vain vahvistanut GN-z11:n etäisyyttä, vaan jatkoi syventymistä menneisyyteen keräämällä todisteita muiden poikkeuksellisen kirkkaiden galaksien, kuten MoM-z14:n, olemassaolosta.
Nämä tulokset osoittavat, että kirkkaat galaksit eivät ole yksittäisiä poikkeuksia universumin ensimmäisten 500 miljoonan vuoden aikana. Koska Webb-teleskooppi jatkaa tällaisten kohteiden rekisteröintiä, se vahvistaa ajatusta, että olosuhteet varhaisessa universumissa olivat paljon dynaamisemmat ja monimutkaisemmat kuin aiemmat mallit olettivat. Kuten Yijia Li , Pennsylvanian valtionyliopiston tohtorikoulutettava ja tutkimusryhmän jäsen, sanoi: ”Tämä on uskomattoman jännittävä aika, koska Webb paljastaa varhaisen maailmankaikkeuden kuin koskaan ennen ja osoittaa meille, kuinka paljon on vielä löydettävää.”
