Det er et objekt katalogisert som MoM-z14, hvis lys begynte sin reise en gang 280 millioner år etter Big Bang og det har tatt mer enn 13.000 milliarder år å nå oss. Dette resultatet, som har vært fagfellevurdert og vil bli publisert i tidsskriftet Åpent tidsskrift for astrofysikk etter den første sendingen i arXiv, utgjør en alvorlig utfordring for de teoretiske modellene som beskriver dannelsen av de første galaksene.
Den eldste bekreftede galaksen: slik har avstanden blitt målt
Teamet ledet av astrofysikeren Rohan Naidu, fra astrofysikkavdelingen ved MIT og Kavli-instituttet for astrofysikk og romforskning, har klart å bekrefte at det innspilte signalet kommer fra fjern kilde bekreftet av spektroskopiDenne teknikken gjør det mulig å bryte ned lys og måle intensiteten nøyaktig. rødt skifte, en nøkkelparameter for å estimere kosmisk avstand.
Når det gjelder MoM-z14, når den målte rødforskyvningen en verdi på z ≈ 14,44Dette betyr at vi observerer galaksen på et ekstremt tidlig stadium av universet. Denne rekorden overgår den forrige, også satt av James Webb-romteleskopet, og etablerer MoM-z14 som den nye standarden for å studere universet i dets første hundre millioner år.
Naidu og teamet hans har tydd til NIRSpecWebb-teleskopets nær-infrarøde spektrograf ble brukt til å innhente et detaljert spektrum av galaksen. Dette instrumentet går utover enkle bilder, ettersom det ikke bare "ser" objektet, men også avslører sammensetningen av lyset, og dermed På hvilket tidspunkt i kosmisk historie finnes den.
Som Naidu selv forklarer i uttalelser utgitt av NASA, med Webb «kan vi se lenger enn noen gang før, og det som ser ut til å være Det ligner ikke på det modellene forutså.Denne uoverensstemmelsen mellom hva som observeres og hva som forutsies har blitt et av de heteste spørsmålene i dagens kosmologi.
En liten skavank i bildene, men en vitenskapelig gigant
Ved første øyekast oppfattes MoM-z14 bare som en liten gulaktig flekk på dypfeltbildene fra James Webb-romteleskopet. Bak det beskjedne utseendet skjuler det seg imidlertid en galakse som bryter med vannet. Til tross for sin relativt kompakte størrelse, dens Lysstyrken er usedvanlig høy for en så tidlig periode.
Dataene tyder på at denne galaksen har en masse som er sammenlignbar med den til Den lille magellanske skyenMoM-z14, en dverggalakse som går i bane rundt Melkeveien, er kjent for å ha blitt observert i en periode med intens solaktivitet. svært intens stjernedannelsenoe som delvis ville forklare dens høye lysstyrke i infrarødt.
For det vitenskapelige miljøet er et av de mest relevante poengene i studien at MoM-z14 ikke er et isolert tilfelle, men snarere føyer seg inn i et voksende sett med ekstremt lyse galakser som ble oppdaget tidlig på 2000-tallet. 500 millioner år av universetIfølge teamets beregninger kan noen av disse galaksene være opptil 100 ganger lysere hva de teoretiske modellene forventet.
Denne bemerkelsesverdige forskjellen mellom teori og observasjon har blitt fremhevet av Jakob Shen, en postdoktor ved MIT, som understreker at disse resultatene «øker Dette er svært tankevekkende spørsmål som må utforskes i detalj. i de kommende årene.» Med andre ord ser det ut til at det tidlige universet var mye mer effektivt til å generere lyssterke galakser enn man tidligere har trodd.
Særlig kjemi: et overskudd av nitrogen som er vanskelig å forene
Utover sin rekordavstand og lysstyrke har MoM-z14 vakt oppmerksomhet for sin uvanlig kjemisk sammensetningSpektroskopisk analyse indikerer at den har en andel av nitrogen er spesielt høyt sammenlignet med karbon, et mønster som ikke stemmer overens med hva nåværende modeller spår for en så ung galakse.
Denne typen kjemisk signatur minner om den som observeres i visse gamle kulehoper av Melkeveien, klynger av svært gamle stjerner som regnes som ekte «fossiler» fra det tidlige universet. Sammenfallet antyder en mulig sammenheng mellom stjernedannelsesprosesser i de første galaksene og de som satte sitt preg på vår egen galakse.
Naidu foreslår selv en slags «kosmisk arkeologi»: ved å studere svært gamle stjerner i Melkeveien Ved å sammenligne dem med fjerne galakser som MoM-z14, kan astronomene bedre rekonstruere hva kjemien i det tidlige universetDet som er slående er at til tross for den enorme avstanden og tiden som har gått, dukker det opp lignende mønstre av nitrogenanrikning.
Denne overfloden av nitrogen utgjør et alvorlig dilemma. Hvis MoM-z14 bare observeres 280 millioner år etter Big BangDen tilgjengelige tidsrammen virker for kort til at flere generasjoner av stjerner kan ha levd og dødd, og beriket galaksens gass til de nivåene som ble oppdaget. Kronologien passer rett og slett ikke med standard stjerneutviklingsmekanismer.
For å prøve å løse denne gåten vurderer forskere hypotesen om eksistensen av supermassive stjerner i det tidlige universet. Disse stjernene, mye større enn de fleste av dagens stjerner, kunne produsere og utstøte nitrogen i mye større mengder, noe som akselererte prosessen med kjemisk anrikning på svært kort kosmisk tid.
Reionisering og rollen til de første lyse galaksene
Studiet av MoM-z14 er ikke begrenset til kjemien eller lysstyrken, men gir verdifulle ledetråder om en av de store fasene i kosmos' historie: æraen med reioniseringDenne perioden markerer øyeblikket da lyset fra de første stjernene og galaksene var i stand til å ionisere det nøytrale hydrogenet som fylte universet, og dermed fjerne den opprinnelige «tåken» og la strålingen bevege seg fritt.
Det faktum at en så lyssterk og allerede ganske utviklet galakse eksisterer så tidlig forsterker ideen om at De første kildene til intenst lys dukket opp tidligere og i større antall. som forventet. MoM-z14 blir dermed en sentral del av å spore kronologien til denne prosessen, og er svært relevant for å forstå hvordan universet gikk fra å være et mørkt og ugjennomsiktig sted til et som er gjennomsiktig og fullt av strukturer.
For Europa, og spesielt for det spanske vitenskapelige miljøet, har denne typen resultater en spesiell innvirkning, siden James Webb er et internasjonalt oppdrag med ESA-deltakelse (European Space Agency). Forskningsteam ved sentre som Senter for astrobiologi (CSIC-INTA)Europeiske universiteter og observatorier er avhengige av disse dataene for å utvikle mer nøyaktige modeller av det tidlige universet.
Tilfellet med MoM-z14 er også knyttet til andre Webb-funn knyttet til svært fjerne galakser og overraskende raske supermassive sorte hull. Nylige nyheter inkluderer oppdagelsen av en galakse med en struktur som ligner på Melkeveien i svært tidlige tider og identifiseringen av eldste kjente supermassive sorte hullDette forsterker ideen om at dannelsen av komplekse strukturer var raskere enn tidligere antatt.
Før Webbs ankomst ble avstandsrekorden holdt av galaksen. GN-z11, oppdaget med hubble romteleskop fra NASA/ESA og ligger rundt 400 millioner år etter Big BangJames Webb har ikke bare bekreftet denne målingen, men har gått enda lenger, og avdekket en populasjon på svært lyssterke galakser i løpet av de første par hundre millioner årene, noe som tvinger frem en revisjon av mye av teorien.
En direkte utfordring til nåværende kosmologiske modeller
Resultatene fra MoM-z14 har i utgangspunktet blitt formidlet i arkivet arXiv og har blitt akseptert for publisering i Åpent tidsskrift for astrofysikkDette innebærer at de har bestått en fagfellevurderingsprosess. Dette styrker målingenes pålitelighet og forsterker ideen om at James Webb overgår forventningene langt. som den ble designet for.
I denne sammenhengen har også europeiske eksperters stemme vært sentral. Astrofysikeren Pascal Oeschfra Universitetet i Genève og medforsker av prosjektet, understreker at selv om avstander kan estimeres fra bildene, Spektroskopisk bekreftelse er avgjørende å være sikker på hva som blir observert og på hvilket spesifikt tidspunkt i universets historie det befinner seg.
Fra et kosmologisk perspektiv antyder galaksehopen av typen MoM-z14 at modeller av strukturdannelse De kan være ufullstendige eller kreve betydelige justeringer. Blant annet er det nødvendig å gjennomgå hvordan de første massive stjernene dannes så raskt, hvilken rolle mørk materie spiller i disse innledende prosessene, og hvordan energi fordeles i gassen som gir opphav til nye generasjoner av stjerner.
Forskere som f.eks Yijia Li, en masterstudent ved Pennsylvania State University og et medlem av teamet, understreker at Webb avslører en mye mer aktivt og komplekst tidlig univers langt utover det man forestilte seg for bare noen få år siden. Hver nye observasjon av ekstreme rødforskyvninger legger brikker til et puslespill som foreløpig virker mer flokete enn løst.
For den europeiske offentligheten, som er vant til å se verdensrommet som noe fjernt, har disse fremskrittene også en teknologisk og strategisk dimensjon: en stor del av Webb-romteleskopets instrumenter, så vel som den vitenskapelige utnyttelsen av det, er avhengige av samarbeid mellom ESA og NASADette plasserer europeiske forskningssentre, inkludert Spania, i forkant av studiet av det tidlige universet.
Alt i alt bekreftelsen av MoM-z14 som den eldste og fjerneste galaksen som er observert til dags datoDen ekstraordinære lysstyrken, den uvanlige mengden nitrogen og dens rolle i reioniseringens æra gjør denne oppdagelsen til et viktig referansepunkt for moderne kosmologi. Dataene som er samlet inn av James Webb-romteleskopet slår ikke bare rekorder, men tvinger oss også til å tenke nytt om hvordan og i hvilket tempo de første galaksene, de første stjernene og til slutt de storskala strukturene som former universet vi kjenner i dag, oppsto.