Η ανακάλυψη οξυγόνου στον πιο μακρινό γαλαξία αλλάζει τις θεωρίες για το πρώιμο Σύμπαν

Η ανακάλυψη, που αναφέρεται σε δύο ξεχωριστές μελέτες, έγινε δυνατή χάρη στο Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), στο οποίο συμμετέχει το Ευρωπαϊκό Νότιο Αστεροσκοπείο (ESO). Η πολύ σημαντική ανακάλυψη, αναγκάζει τους αστρονόμους να επανεξετάσουν πόσο γρήγορα σχηματίστηκαν οι γαλαξίες στο πρώιμο Σύμπαν.

Ο γαλαξίας JADES-GS-z14-0, που ανακαλύφθηκε πέρυσι, είναι ο πιο απομακρυσμένος επιβεβαιωμένος γαλαξίας που έχει βρεθεί ποτέ. Βρίσκεται τόσο μακριά που το φως του χρειάστηκε 13,4 δισεκατομμύρια χρόνια για να φτάσει σε εμάς, που σημαίνει ότι τον βλέπουμε όπως ήταν όταν το Σύμπαν είχε ηλικία λιγότερο από 300 εκατομμύρια χρόνια, περίπου το 2% της σημερινής του ηλικίας. Η νέα ανίχνευση οξυγόνου με το ALMA, ένα συγκρότημα τηλεσκοπίων στην έρημο Ατακάμα της Χιλής, υποδηλώνει ότι ο γαλαξίας είναι πολύ πιο χημικά ώριμος από το αναμενόμενο.

"Είναι σαν να βρίσκεις έναν έφηβο εκεί που θα περίμενες μόνο μωρά", λέει ο Sander Schouws, υποψήφιος διδάκτορας στο Αστεροσκοπείο του Leiden στην Ολλανδία και πρώτος συγγραφέας της ολλανδικής μελέτης, που τώρα έγινε δεκτή για δημοσίευση στο The Astrophysical Journal. "Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι ο γαλαξίας έχει σχηματιστεί πολύ γρήγορα και ωριμάζει επίσης γρήγορα, προσθέτοντας στον αυξανόμενο αριθμό αποδείξεων ότι ο σχηματισμός γαλαξιών συμβαίνει πολύ πιο γρήγορα από ό,τι αναμενόταν."

Οι γαλαξίες συνήθως ξεκινούν τη ζωή τους γεμάτοι με νεαρά αστέρια, τα οποία αποτελούνται κυρίως από ελαφρά στοιχεία όπως το υδρογόνο και το ήλιο. Καθώς τα αστέρια εξελίσσονται, δημιουργούν βαρύτερα στοιχεία όπως το οξυγόνο, τα οποία διασκορπίζονται στον γαλαξία μετά τον θάνατό τους. Οι ερευνητές πίστευαν ότι, σε ηλικία 300 εκατομμυρίων ετών, το Σύμπαν ήταν ακόμα πολύ νεαρό για να έχει γαλαξίες πλούσιους σε βαρέα στοιχεία. Ωστόσο, οι δύο μελέτες του ALMA δείχνουν ότι ο JADES-GS-z14-0 έχει περίπου 10 φορές περισσότερα βαρέα στοιχεία από το αναμενόμενο.

"Έμεινα έκπληκτος από τα απροσδόκητα αποτελέσματα επειδή άνοιξαν μια νέα οπτική στις πρώτες φάσεις της εξέλιξης των γαλαξιών", λέει ο Stefano Carniani, από τη Scuola Normale Superiore της Πίζας στην Ιταλία και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης που έγινε δεκτή για δημοσίευση στο Astronomy & Astrophysics. "Τα στοιχεία ότι ένας γαλαξίας είναι ήδη ώριμος στο νηπιακό Σύμπαν εγείρουν ερωτήματα σχετικά με το πότε και πώς σχηματίστηκαν οι γαλαξίες."

Η ανίχνευση οξυγόνου έχει επίσης επιτρέψει στους αστρονόμους να κάνουν τις μετρήσεις αποστάσεων τους από τον JADES-GS-z14-0 πολύ πιο ακριβείς. "Η ανίχνευση του ALMA προσφέρει μια εξαιρετικά ακριβή μέτρηση της απόστασης του γαλαξία με αβεβαιότητα μόλις 0,005%. Tο επίπεδο ακρίβειας - ανάλογο με το να είσαι ακριβής εντός 5 εκατοστών σε απόσταση 1 χιλιομέτρου - βοηθά στον εξευγενισμό της κατανόησής μας για τις ιδιότητες μακρινών γαλαξιών", προσθέτει η Eleonora Parlanti, υποψήφια διδάκτορας στη Scuola Normale Superiore της Πίζας και συγγραφέας της μελέτης στο Astronomy & Astrophysics.

"Ενώ ο γαλαξίας ανακαλύφθηκε αρχικά με το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb, χρειάστηκε το ALMA για να επιβεβαιώσει και να προσδιορίσει με ακρίβεια την τεράστια απόστασή του", λέει ο Αναπληρωτής Καθηγητής Rychard Bouwens, μέλος της ομάδας στο Αστεροσκοπείο του Leiden. "Αυτό δείχνει την εκπληκτική συνέργεια μεταξύ του ALMA και του JWST για να αποκαλύψουν τον σχηματισμό και την εξέλιξη των πρώτων γαλαξιών."

Ο Gergö Popping, αστρονόμος του ESO στο Ευρωπαϊκό Περιφερειακό Κέντρο ALMA που δεν συμμετείχε στις μελέτες, λέει: "Εξεπλάγην πραγματικά από αυτή την ξεκάθαρη ανίχνευση οξυγόνου στον JADES-GS-z14-0. Υποδηλώνει ότι οι γαλαξίες μπορούν να σχηματιστούν πιο γρήγορα μετά το Big Bang από ό,τι είχε προηγουμένως θεωρηθεί. Το αποτέλεσμα αναδεικνύει τον σημαντικό ρόλο που παίζει το ALMA στην αποκάλυψη των συνθηκών υπό τις οποίες σχηματίστηκαν οι πρώτοι γαλαξίες στο Σύμπαν μας."

• ESA