Niedawne odkrycie rzuca światło na najwcześniejsze chwile istnienia kosmosu, ujawniając nieoczekiwane właściwości fizyczne jednego z najstarszych kiedykolwiek zarejestrowanych układów.
Kosmiczny teleskop Jamesa Webba po raz kolejny poszerzył granice obserwacji astronomicznych, potwierdzając istnienie galaktyki, która pojawiła się 280 milionów lat po Wielkim Wybuchu .
Osiągnięcie to przyczynia się do pogłębienia naukowego zrozumienia wczesnego wszechświata i podważa utrwalone wyobrażenia o formowaniu się i wczesnej ewolucji galaktyk, ujawniając warunki fizyczne, które znacznie różnią się od tych zakładanych przez współczesne modele teoretyczne.
W szczególności galaktyka o nazwie MoM-z14 została zidentyfikowana i potwierdzona dzięki analizie przeprowadzonej za pomocą instrumentu NIRSpec (bliskopromieniowy spektrograf) na teleskopie kosmicznym Webb. Zespół pod kierownictwem Rohana Naidu z Instytutu Astrofizyki i Badań Kosmicznych Kavli przy Massachusetts Institute of Technology (MIT) wyjaśnił, że przesunięcie ku czerwieni MoM-z14 wynosi 14,44, co wskazuje, że światło z niej dotarło do nas po około 13,5 miliarda lat.
Wyniki, dostępne na serwerze preprintów arXiv i opisane w czasopiśmie Open Journal of Astrophysics, pokazują, że teleskop Webb nieustannie przekracza swoje własne pierwotne parametry. Według Naydu: „Dzięki Webbowi możemy widzieć dalej niż kiedykolwiek wcześniej, a to zupełnie nie przypomina tego, co przewidywaliśmy, co jest jednocześnie trudne i ekscytujące”. Cytat ten odzwierciedla podziw społeczności dla wczesnego wszechświata, który nie pasuje do akademickich prognoz.
Według Pascal Oesch, jednego z głównych badaczy z Uniwersytetu Genewskiego, chociaż ocenę odległości można przeprowadzić za pomocą obrazów, niezwykle ważne jest potwierdzenie danych za pomocą szczegółowej spektroskopii, aby z całą pewnością określić, co dokładnie jest obserwowane i w którym punkcie kosmosu się znajduje.
Odkrycie to umieszcza MoM-z14 w rosnącej grupie galaktyk, które są nieoczekiwanie jasne jak na tak wczesny okres istnienia wszechświata. Według danych grupy badawczej jasność tych galaktyk jest 100 razy większa niż przewidują współczesne modele . Odkrycie to pogłębia rozbieżność między teorią a obserwacjami w kosmologii — zjawisko, które według naukowca z Massachusetts Institute of Technology, Jacoba Shena, „rodzi ważne pytania, które należy zbadać w przyszłości”.
Jedną z najbardziej uderzających cech MoM-z14 jest wysoka zawartość azotu. Niektóre bardzo stare gwiazdy w Drodze Mlecznej również wykazują wysoki poziom tego pierwiastka, co pozwala na porównanie skamieniałych pozostałości naszej galaktyki z tym, co obserwuje teleskop Webba w ekstremalnych odległościach kosmicznych.
Jak wyjaśnił Naidu : „Możemy czerpać inspirację z archeologii i traktować te starożytne gwiazdy w naszej galaktyce jako skamieniałości wczesnego wszechświata, z tą różnicą, że w astronomii mamy to szczęście, że teleskop Webba obserwuje obiekty w tak odległych odległościach, że dysponujemy również bezpośrednimi informacjami o galaktykach z tamtego okresu. Okazuje się, że obserwujemy niektóre z tych samych cech, takie jak to niezwykłe wzbogacenie azotem”.
Odkrycie to podważa modele ewolucji chemicznej. Wiek MoM-z14 wskazuje, że między Wielkim Wybuchem a powstaniem tej galaktyki minęło zaledwie 280 milionów lat, co według obliczeń jest zbyt krótkim okresem, aby kilka pokoleń gwiazd zdążyło wzbogacić swoje środowisko azotem do obserwowanego poziomu.
Naukowcy przypuszczają, że tak duża ilość azotu może być wynikiem istnienia gwiazd supermasywnych, które powstały w gęstych środowiskach charakterystycznych dla wczesnego Wszechświata. Gwiazdy te były w stanie wytworzyć więcej azotu niż jakakolwiek gwiazda obecna obecnie w okolicy Galaktyki.
Oprócz swojego unikalnego składu chemicznego, MoM-z14 dostarcza naukowcom cennych informacji o okresie historii kosmosu znanym jako rejonizacja . W tym czasie światło pierwszych gwiazd miało wystarczającą energię, aby rozproszyć gęstą mgłę pierwotnego wodoru, umożliwiając promieniowaniu wydostawanie się na zewnątrz i swobodne rozprzestrzenianie się w przestrzeni. Potwierdzenie istnienia galaktyki podobnej do MoM-z14, tak blisko Wielkiego Wybuchu, pomaga stworzyć mapę chronologii tego procesu, co było niemożliwe przed pojawieniem się teleskopu Webba.
Droga, która doprowadziła do tego odkrycia, była poprzedzona innymi znaczącymi osiągnięciami. Przed uruchomieniem teleskopu Webba teleskop kosmiczny NASA/ESA Hubble odkrył już galaktykę GN-z11, która istniała około 400 milionów lat po Wielkim Wybuchu, a jej jasność i odległość ustanowiły wówczas rekord. Webb nie tylko potwierdził odległość do GN-z11, ale także kontynuował badania przeszłości, gromadząc dowody na istnienie innych niezwykle jasnych galaktyk, takich jak MoM-z14.
Wyniki te pokazują, że jasne galaktyki w pierwszych 500 milionach lat istnienia Wszechświata nie są pojedynczymi wyjątkami. Ponieważ teleskop Webb nadal rejestruje takie obiekty, potwierdza to tezę, że warunki we wczesnym Wszechświecie były znacznie bardziej dynamiczne i złożone, niż sugerowały poprzednie modele. Jak powiedziała Yijia Li, doktorantka z Pennsylvania State University i członkini grupy badawczej: „To niezwykle ekscytujący czas, ponieważ Webb odkrywa wczesny wszechświat jak nigdy dotąd i pokazuje nam, jak wiele jeszcze pozostaje do odkrycia”.
