Teleskop Webba wykrył najodleglejsze galaktyki do tej pory

Astronomowie odkryli dwie najwcześniejsze i najbardziej odległe galaktyki, jakie kiedykolwiek udało się zarejestrować, datowane na zaledwie 300 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Należący do NASA Teleskop Webba pomaga lepiej poznać wczesny Wszechświat.

Odkrycia zostały dokonane przez badaczy z JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES), pod kierownictwem Daniela Eisensteina z Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA). Badanie zostało opublikowane w serwisie arXiv.

Jak tłumaczą naukowcy, ze względu na ekspansję Wszechświata, światło z odległych galaktyk rozciąga się w dłuższe fale podczas podróży. Efekt ten jest tak ekstremalny dla tych dwóch galaktyk, że ich światło ultrafioletowe jest przesunięte do długości fal podczerwonych, przez co tylko Teleskop Webba może je zobaczyć. Ponieważ światło potrzebuje czasu, aby podróżować, jak wskazują astronomowie, bardziej odległe galaktyki są również obserwowane tak, jak wyglądały dawno temu.

Dwie rekordowe galaktyki noszą nazwy JADES-GS-z14-0 i JADES-GS-z14-1, przy czym pierwsza z nich jest bardziej odległa. Oprócz tego, że jest nowym rekordzistą odległości, jak sugerują badacze, JADES-GS-z14-0 jest niezwykła ze względu na swój rozmiar i jasność.

„Rozmiar galaktyki wyraźnie dowodzi, że większość światła jest wytwarzana przez dużą liczbę młodych gwiazd, a nie przez materiał spadający na supermasywną czarną dziurę w centrum galaktyki, która wydawałaby się znacznie mniejsza” – mówi Eisenstein.

Połączenie ekstremalnej jasności i faktu, że młode gwiazdy napędzają tę wysoką jasność sprawia zdaniem astronomów, że JADES-GS-z14-0 jest najbardziej uderzającym dowodem na szybkie formowanie się dużych, masywnych galaktyk we wczesnym Wszechświecie.

„JADES-GS-z14-0 staje się teraz archetypem tego zjawiska. To oszałamiające, że Wszechświat może stworzyć taką galaktykę w ciągu zaledwie 300 milionów lat” – mówi dr Stefano Carniani ze Scuola Normale Superiore w Pizie.

Jak wskazują badacze, dowody na istnienie zaskakująco energicznych wczesnych galaktyk pojawiły się już na pierwszych zdjęciach, jakie zrobił Teleskop Webba i kumulowały się przez pierwsze dwa lata misji. Trend ten jest sprzeczny z oczekiwaniami, jakie większość astronomów miała przed uruchomieniem JWST wobec teorii powstawania galaktyk.

JADES-GS-z14-0 stanowiła zagadkę dla naukowców z JADES, gdy po raz pierwszy zauważyli ją ponad rok temu, ponieważ pojawiła się na niebie na tyle blisko galaktyki na pierwszym planie, że badacze nie mogli być pewni, czy nie znajdują się one blisko siebie. Jednak w październiku 2023 r. astronomowie przeprowadzili jeszcze głębsze obrazowanie – pięć pełnych dni z kamerą bliskiej podczerwieni JWST tylko na jednym polu i użyli filtrów zaprojektowanych w celu lepszego wyodrębnienia najwcześniejszych galaktyk.

„Po prostu nie widzieliśmy żadnego wiarygodnego sposobu na wyjaśnienie, że ta galaktyka jest jedynie sąsiadem bardziej pobliskiej galaktyki” – podkreśla dr Kevin Hainline z University of Arizona.

Galaktyka znajduje się w polu, w którym JWST Mid-Infrared Instrument przeprowadził bardzo głęboką obserwację. Jej jasność na średnich długościach fal podczerwonych jest zdaniem naukowców, oznaką emisji z atomów wodoru, a nawet tlenu we wczesnym Wszechświecie.

„Pomimo tego, że galaktyka jest tak młoda, już ciężko pracuje, tworząc pierwiastki znane nam na Ziemi” – mówi Zihao Wu z University of Arizona.

Astronomowie uzyskali następnie widmo każdej z galaktyk i potwierdzili swoje nadzieje, że JADES-GS-z14-0 była rzeczywiście rekordową galaktyką, a słabsza kandydatka, JADES-GS-z14-1, znajdowała się niemalże równie daleko.

Trzeci artykuł, prowadzony przez Branta Robertsona, profesora na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Cruz, i bada ewolucję tej wczesnej populacji galaktyk.

„Ten niesamowity obiekt pokazuje, że formowanie się galaktyk we wczesnym Wszechświecie jest bardzo szybkie i intensywne, a Teleskop Webba pozwoli nam znaleźć więcej takich obiektów, być może wtedy, gdy Wszechświat był jeszcze młodszy. Jest to wspaniała okazja do zbadania, w jaki sposób wyglądał kosmos w swoich początkach” – podsumowuje Ben Johnson z University of California-Santa Cruz.

Emil Gołoś