Teleskop Jamesa Webba pomaga odkryć, jak tworzyły się pierwsze gwiazdy
Nowe zdjęcia z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST), ukazujące małe jasne galaktyki, pomogły australijskim astronomom odkryć tajemnice tego, jak we wczesnym Wszechświecie zaczęły formować się pierwsze gwiazdy.
Niektóre wczesne galaktyki obfitowały w gaz, który świecił tak jasno, że przyćmiewał powstające gwiazdy. W opublikowanych badaniach astronomowie odkryli, jak powszechne były te jasne galaktyki około 12 miliardów lat temu.
Teleskop Jamesa Webba pozyskał obrazy, które wykazały, że prawie 90% galaktyk we wczesnym Wszechświecie posiadało ten niezwykle jasny gaz, tworząc tak zwane „ekstremalne linie emisyjne”.
„Gwiazdy w tych młodych galaktykach były niezwykłe, wytwarzając odpowiednią ilość promieniowania, aby niejako rozświetlić otaczający gaz. Ten gaz z kolei świecił nawet jaśniej niż same gwiazdy” – mówi dr Anshu Gupta z ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics in 3 Dimensions (ASTRO 3D), główny autor badania.
„Do tej pory trudno było zrozumieć, w jaki sposób galaktyki te były w stanie zgromadzić tak dużo gazu. Nasze odkrycia sugerują, że każda z tych galaktyk miała co najmniej jedną bliską galaktykę sąsiednią. Interakcja między tymi galaktykami spowodowałaby ochłodzenie gazu i wywołała intensywny epizod formowania się gwiazd, co doprowadziło do tej ekstremalnej emisji” – dodaje.
Odkrycie to jest graficznym przykładem niezrównanej przejrzystości, jaką zapewnia teleskop JWST w badaniu wczesnego Wszechświata.
„Jakość danych z teleskopu Jamesa Webba jest wyjątkowa. Ma głębię i rozdzielczość potrzebną do zobaczenia sąsiadów i środowiska wokół wczesnych galaktyk z czasów, gdy wszechświat miał zaledwie 2 miliardy lat. Dzięki tej szczegółowości byliśmy w stanie dostrzec wyraźną różnicę w liczbie sąsiadów między galaktykami z ekstremalnymi cechami emisji i tymi bez nich” – mówi dr Gupta.
Wcześniej trudno było uzyskać wyraźny obraz galaktyk sprzed 12 miliardów lat. Zadnie to było niezwykle trudne, ponieważ wiele gwiazd nie zdążyło się wówczas jeszcze uformować i samych galaktyk było znacznie mniej.
„Przed JWST mogliśmy uzyskać obraz tylko naprawdę masywnych galaktyk, z których większość znajduje się w naprawdę gęstych gromadach, co utrudnia ich badanie. Przy dostępnej wcześniej technologii nie mogliśmy obserwować 95 proc. galaktyk, które wykorzystaliśmy w obecnym badaniu. Teleskop Jamesa Webba zrewolucjonizował naszą pracę” – twierdzi dr Gupta.
Odkrycie potwierdziło wcześniejsze założenia, mówi współautorka badania, Kim-Vy Tran, profesor nadzwyczajny ASTRO 3D i Centrum Astrofizyki, Harvard i Smithsonian. „Podejrzewaliśmy, że te niezwykle jasne galaktyki są drogowskazami intensywnych interakcji we wczesnym Wszechświecie, ale tylko dzięki bystremu oku JWST mogliśmy potwierdzić nasze przeczucie” – mówi.
Badania opierały się na danych uzyskanych w ramach przeglądu JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES), który bada wczesne galaktyk za pomocą obrazowania w głębokiej podczerwieni i spektroskopii wieloobiektowej.
„To, co jest naprawdę ekscytujące w tym badaniu, to fakt, że widzimy podobieństwa linii emisyjnych między pierwszymi galaktykami a galaktykami, które powstały niedawno co pozwoli łatwiej zmierzyć różnice między nimi. Oznacza to, że mamy teraz więcej sposobów, aby odpowiedzieć na pytania dotyczące wczesnego wszechświata i tego jak tworzyły się pierwsze gwiazdy” – mówi współautor, Ravi Jaiswar, doktorant na Curtin University/ICRAR i ASTRO 3D.
Badania te mają kluczowe znaczenie dla poznania procesu ewolucji galaktyk. Rozumiejąc, jak wyglądały wczesne galaktyki, będzie można odpowiedzieć na pytania dotyczące pochodzenia pierwiastków czy tego jak powstawały pierwsze gwiazdy.
Emil Gołoś
