Sięgnęliśmy niemal Wielkiego Wybuchu. To zdjęcie przejdzie do historii
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba przesuwa granice poznania. Międzynarodowy zespół astronomów potwierdził istnienie jasnej galaktyki, która powstała zaledwie 280 mln lat po Wielkim Wybuchu. MoM-z14 nie tylko bije rekordy odległości, ale stawia pod znakiem zapytania dotychczasowe modele teoretyczne. Wczesny Wszechświat okazuje się miejscem znacznie bardziej dynamicznym i tajemniczym, niż ktokolwiek przypuszczał.
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba po raz kolejny przebił sam siebie, spełniając obietnicę przesunięcia granic obserwowalnego Wszechświata bliżej kosmicznego świtu - tak zaczyna się komunikat prasowy dotyczący nowego odkrycia i nie ma w tych słowach nawet cienia przesady.
Patrzymy dosłownie przez ocean czasu, a na drugim brzegu widzimy galaktykę w momencie, gdy Wszechświat ma zaledwie 280 mln lat.
Kiedy NASA, ESA i CSA wysyłały w kosmos Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, obiecywano nam podróż do początków czasu. Dziś te obietnice materializują się w danych, które wprawiają naukowców w osłupienie. Najnowszym trofeum w kolekcji Webba jest galaktyka oznaczona symbolem MoM-z14. To obiekt, który rzuca nowe światło na erę zwaną kosmicznym świtem.
Wyniki tych niezwykle interesujących badań ukazały się właśnie w magazynie Open Journal of Astrophysics.
Dzięki Webbowi jesteśmy w stanie patrzeć dalej niż kiedykolwiek w historii ludzkości. To, co widzimy, w niczym nie przypomina naszych prognoz, co jest zarówno wyzwaniem, jak i powodem do ekscytacji – przyznaje Rohan Naidu z Kavli Institute for Astrophysics and Space Research w MIT, główny autor publikacji.
Podróż przez rozszerzający się czas
Mówienie o odległościach w kosmosie, gdy patrzymy tak głęboko w przeszłość, jest skomplikowane ze względu na samą naturę czasoprzestrzeni oraz napędzaną ciemną energią ekspansję Wszechświata. Aby precyzyjnie określić wiek odkrycia, astronomowie użyli instrumentu NIRSpec (spektrografu bliskiej podczerwieni).
Wyniki są jednoznaczne: MoM-z14 charakteryzuje się przesunięciem ku czerwieni (redshift) na poziomie 14,44. Oznacza to, że światło tej galaktyki podróżowało przez rozszerzającą się przestrzeń przez około 13,5 mld lat zanim ostatecznie trafiło w zwierciadła Webba. Potwierdza to, że obserwujemy obiekt istniejący w czasie, gdy Wszechświat miał zaledwie ułamek swojego obecnego wieku.
Jak podkreśla Pascal Oesch z Uniwersytetu w Genewie, współprowadzący badania, samo szacowanie odległości na podstawie zdjęć to za mało. Kluczowa jest precyzyjna spektroskopia, która pozwala dokładnie określić, na co patrzymy i z jakiego okresu to pochodzi.
Największą zagadką MoM-z14 nie jest jednak jej wiek, lecz jasność. Galaktyka ta należy do rosnącej grupy obiektów z wczesnego Wszechświata, które świecą znacznie mocniej, niż przewidywała teoria. Według zespołu badawczego, galaktyki te są nawet 100 razy jaśniejsze od modeli teoretycznych opracowanych przed wystrzeleniem Webba.
Jacob Shen, badacz z MIT, zauważa rosnącą przepaść między teorią a obserwacjami. Wczesny kosmos nie był pustym, powoli budzącym się do życia miejscem. Był gwałtowny i pełen energii, co rodzi fundamentalne pytania o mechanizmy powstawania pierwszych struktur. Odkrycie to sugeruje, że procesy gwiazdotwórcze przebiegały tam znacznie szybciej i wydajniej, niż zakładali astrofizycy.
Ślady w gwiezdnych skamielinach
Gdzie szukać odpowiedzi na te anomalie? Paradoksalnie, wskazówki znajdują się tuż obok nas. Astronomowie zwracają uwagę na najstarszą populację gwiazd w Drodze Mlecznej. Niewielki odsetek tych obiektów wykazuje nietypowo wysokie stężenie azotu, pierwiastka, który Webb wykrywa również w odległych galaktykach, w tym w MoM-z14.
Rohan Naidu porównuje tę metodę do archeologii. Patrzymy na starożytne gwiazdy w naszej galaktyce jak na skamieliny z wczesnego Wszechświata. Dzięki Webbowi mamy jednak unikatową możliwość konfrontacji tych dowodów z bezpośrednim obrazem galaktyk z tamtego okresu. Obecność silnego sygnału azotowego zaledwie 280 mln lat po Wielkim Wybuchu jest zaskakująca, teoretycznie nie było wtedy wystarczająco dużo czasu, by kolejne generacje gwiazd wyprodukowały ten pierwiastek w standardowy sposób.
Jedna z wiodących hipotez zakłada, że w gęstym środowisku wczesnego Wszechświata rodziły się supermasywne gwiazdy, monstra nieobecne w lokalnym kosmosie, zdolne do błyskawicznej i obfitej produkcji cięższych pierwiastków.
Więcej na Spider's Web:
Przebijanie pierwotnej mgły
MoM-z14 odgrywa również kluczową rolę w zrozumieniu ery rejonizacji. To moment w historii kosmosu, gdy pierwsze gwiazdy zaczęły emitować światło o energii wystarczającej do rozbicia gęstej mgły wodorowej, która wypełniała młody Wszechświat.
Obserwowana galaktyka wykazuje oznaki oczyszczania przestrzeni wokół siebie. To właśnie dla takich odkryć zbudowano Webba, aby zdefiniować ramy czasowe tego procesu. Światło z MoM-z14, przebijając się przez gaz, w końcu dotarło do nas, pozwalając naukowcom rysować dokładniejszą mapę historyczną kosmosu, co przed epoką Webba było niemożliwe.
Już Teleskop Hubble'a, odkrywając galaktykę GN-z11 (400 mln lat po Wielkim Wybuchu), dawał sygnały, że wczesny Wszechświat skrywa niespodzianki. Webb nie tylko potwierdził tamte obserwacje, ale poszedł znacznie dalej. Kolejne odkrycia nadzwyczaj jasnych galaktyk dowodzą, że pierwsze przypadki nie były błędem statystycznym czy anomalią.
Yijia Li z Pennsylvania State University podsumowuje, że żyjemy w niezwykle ekscytujących czasach. Każde nowe zdjęcie z Webba odsłania przed nami fragmenty układanki, o której istnieniu jeszcze niedawno nie mieliśmy pojęcia. MoM-z14 to prawdopodobnie dopiero początek rewolucji, która zmusi nas do napisania podręczników astronomii na nowo.
