Ο Webb καταγράφει τη γέννηση των παλαιότερων γαλαξιών στο σύμπαν για πρώτη φορά

χρησιμοποιώντας Διαστημικό τηλεσκόπιο James WebbΕρευνητές από το Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης έγιναν οι πρώτοι που ανακάλυψαν το σχηματισμό τριών από τους παλαιότερους γαλαξίες στο σύμπαν, πριν από περισσότερα από 13 δισεκατομμύρια χρόνια.

Για πρώτη φορά στην ιστορία της αστρονομίας, ερευνητές στο Ινστιτούτο Niels Bohr είδαν τη γέννηση τριών από τους παλαιότερους γαλαξίες που υπήρξαν ποτέ στο σύμπαν, μεταξύ 13,3 και 13,4 δισεκατομμυρίων ετών.

Η ανακάλυψη έγινε χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, το οποίο μας έφερε αυτές τις πρώτες «ζωντανές παρατηρήσεις» σχηματισμού γαλαξιών εδώ στη Γη.

Μέσω του τηλεσκοπίου, οι ερευνητές μπόρεσαν να δουν σήματα από μεγάλες ποσότητες αερίου που συσσωρεύονται και συσσωρεύονται σε έναν μικρό, κατασκευασμένο γαλαξία. Ενώ έτσι σχηματίζονται οι γαλαξίες σύμφωνα με τις θεωρίες και τις προσομοιώσεις υπολογιστών, στην πραγματικότητα δεν έχει δει ποτέ πριν.

«Θα μπορούσατε να πείτε ότι αυτές είναι οι πρώτες «άμεσες» εικόνες σχηματισμού γαλαξιών που έχουμε δει ποτέ. τα πρώτα αστρικά συστήματα στο σύμπαν», λέει ο αναπληρωτής καθηγητής Casper Elm-Heintz του Ινστιτούτου Niels Bohr, ο οποίος ηγήθηκε της νέας μελέτης.

Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο έγκριτο επιστημονικό περιοδικό Επιστήμες.

Πώς το έκαναν;

Οι ερευνητές μπόρεσαν να μετρήσουν τον σχηματισμό των πρώτων γαλαξιών στο σύμπαν χρησιμοποιώντας προηγμένα μοντέλα για το πώς το φως από αυτούς τους γαλαξίες απορροφάται από το ουδέτερο αέριο που υπάρχει μέσα και γύρω τους. Αυτή η μετάβαση είναι γνωστή ως μετάβαση Lyman-alpha.

Μετρώντας το φως, οι ερευνητές μπόρεσαν να διακρίνουν το αέριο από τους νεοσχηματισμένους γαλαξίες από άλλα αέρια. Αυτές οι μετρήσεις ήταν δυνατές μόνο χάρη στις απίστευτα ευαίσθητες υπέρυθρες φασματοσκοπικές δυνατότητες απεικόνισης του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb.

Γαλαξίες που γεννήθηκαν λίγο μετά το Big Bang

Οι ερευνητές υπολογίζουν ότι η γέννηση των τριών γαλαξιών συνέβη περίπου 400 με 600 εκατομμύρια χρόνια μετά την εμφάνισή τους. η μεγάλη έκρηξηΗ έκρηξη που τα ξεκίνησε όλα. Αν και αυτό φαίνεται σαν μεγάλο χρονικό διάστημα, αντιστοιχεί σε γαλαξίες που σχηματίστηκαν στα πρώτα τρία έως τέσσερα τοις εκατό της συνολικής ηλικίας του σύμπαντος των 13,8 δισεκατομμυρίων ετών.

Λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, το σύμπαν ήταν ένα τεράστιο, αδιαφανές αέριο ατόμων υδρογόνου – σε αντίθεση με σήμερα, όπου ο νυχτερινός ουρανός είναι διάσπαρτος με μια κουβέρτα από καλά καθορισμένα αστέρια.

«Μέσα σε μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, σχηματίστηκαν τα πρώτα αστέρια, πριν τα αστέρια και τα αέρια αρχίσουν να συγχωνεύονται σε γαλαξίες, αυτή είναι η διαδικασία που βλέπουμε να ξεκινά στις παρατηρήσεις μας», εξηγεί ο αναπληρωτής καθηγητής Darach Watson.

Η γέννηση των γαλαξιών συνέβη σε μια εποχή της ιστορίας του σύμπαντος γνωστή ως Εποχή του Επανιονισμού, όταν η ενέργεια και το φως μερικών από τους πρώτους γαλαξίες διείσδυσαν σε σύννεφα αερίου υδρογόνου.

Αυτές οι μεγάλες ποσότητες αερίου υδρογόνου καταγράφηκαν από ερευνητές χρησιμοποιώντας την υπέρυθρη όραση του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb. Αυτή είναι η πιο μακρινή μέτρηση του ψυχρού, ουδέτερου αερίου υδρογόνου, του δομικού στοιχείου των άστρων και των γαλαξιών, που έχουν ανακαλύψει οι επιστημονικοί ερευνητές μέχρι σήμερα.

Σχετικά με το πρώιμο σύμπαν

Το σύμπαν ξεκίνησε τη «ζωή» του πριν από περίπου 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια με μια τεράστια έκρηξη – τη Μεγάλη Έκρηξη. Αυτό το γεγονός προκάλεσε μια αφθονία υποατομικών σωματιδίων όπως τα κουάρκ και τα ηλεκτρόνια. Αυτά τα σωματίδια συνδυάζονται για να σχηματίσουν πρωτόνια και νετρόνια, τα οποία στη συνέχεια συνδυάζονται για να σχηματίσουν ατομικούς πυρήνες. Περίπου 380.000 χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, τα ηλεκτρόνια άρχισαν να περιφέρονται γύρω από τους ατομικούς πυρήνες και σταδιακά σχηματίστηκαν τα πιο απλά άτομα στο σύμπαν.

Τα πρώτα αστέρια σχηματίστηκαν μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια αργότερα. Μέσα στους πυρήνες αυτών των αστεριών, σχηματίστηκαν τα μεγαλύτερα και πιο πολύπλοκα άτομα γύρω μας.

Αργότερα, τα αστέρια ενώθηκαν για να σχηματίσουν γαλαξίες. Οι παλαιότεροι γνωστοί σε εμάς γαλαξίες σχηματίστηκαν περίπου 3-400 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Το ηλιακό μας σύστημα δημιουργήθηκε πριν από περίπου 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια, περισσότερα από 9 δισεκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Προσθέτει στην κατανόηση της καταγωγής μας

Η μελέτη διεξήχθη από τον Kasper Elm Heintz, σε στενή συνεργασία με τους συναδέλφους ερευνητές Darach Watson και Gabriel Brammer και τον διδακτορικό φοιτητή Simon Vijelgaard από το Κέντρο για την Κοσμική Αυγή στο Ινστιτούτο Niels Bohr στο Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης – ένα κέντρο του οποίου ο δεδηλωμένος στόχος είναι να να διερευνήσει και να κατανοήσει την αυγή του σύμπαντος. Αυτό το τελευταίο αποτέλεσμα τους φέρνει πιο κοντά στο να το κάνουν.

Η ερευνητική ομάδα έχει ήδη υποβάλει αίτηση για περισσότερο χρόνο παρατήρησης με το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, ελπίζοντας να επεκτείνει τα νέα ευρήματά της και να μάθει περισσότερα για την παλαιότερη εποχή του σχηματισμού γαλαξιών.

«Αυτή τη στιγμή, πρόκειται για τη χαρτογράφηση των νέων παρατηρήσεών μας των γαλαξιών που σχηματίζονται με μεγαλύτερη λεπτομέρεια από πριν. Ταυτόχρονα, προσπαθούμε συνεχώς να ωθήσουμε το όριο του πόσο μακριά μπορούμε να δούμε το σύμπαν περαιτέρω», λέει ο Simon Vijelgaard.

Σύμφωνα με τον ερευνητή, η νέα γνώση συμβάλλει στην απάντηση σε ένα από τα θεμελιώδη ερωτήματα της ανθρωπότητας.

«Ένα από τα πιο θεμελιώδη ερωτήματα που κάνουμε οι άνθρωποι είναι: «Από πού ήρθαμε;» Εδώ, συγκεντρώνουμε περισσότερες απαντήσεις επισημαίνοντας τη στιγμή που δημιουργήθηκαν μερικές από τις πρώτες δομές του σύμπαντος. Είναι μια διαδικασία που θα διερευνήσουμε περαιτέρω , Ας ελπίσουμε λοιπόν ότι θα μπορέσουμε να συνδέσουμε περισσότερα κομμάτια του παζλ», καταλήγει ο αναπληρωτής καθηγητής Gabriel Brammer.

Παραπομπή: «Ισχυρή απορρόφηση άλφα Lyman σε νεαρούς γαλαξίες που σχηματίζουν αστέρια σε μετατοπίσεις ερυθρού 9 έως 11» από τον Casper E. Heintz, Darach Watson, Gabriel Brammer, Simon Vijelgaard, Anne Hutter, Victoria B. Strait, Jorit Mathy, Pascal A. Awish, Pal Jacobson, Niall R. Tanveer, Peter Laursen, Rohan P. Naidu, Charlotte A. Mason, Meghana Kelly, Entai Yeung, Tiger Yu-Yang Hsiao, Abdul Rauf, Dan Kuo, Pablo Arrabal Haro, Steven L. Finkelstein and Son Toft, 23 Μαΐου 2024, Επιστήμες.
doi: 10.1126/science.adj0343

Η μελέτη διεξήχθη από τους ερευνητές Casper E. Heintz, Darach Watson, Gabriel Brammer, Simon Vijelgaard, Anne Hutter και Victoria B. Strait, Jorit Mathy και Pascal A. Awish, Pal Jacobson και Niall R. Tanveer, Peter Laursen και Rohan B. Naidu, Charlotte A. Mason, Meghana Kelly, Intai Jung, Tiger Yu-Yang Hsiao, Abdul Rauf, Dan Kuo, Pablo Arrabal Haro, Steven L. Finkelstein και Son Toft.

Το δανικό μέρος της έρευνας χρηματοδοτείται από το Εθνικό Ίδρυμα Ερευνών της Δανίας και το Ίδρυμα Carlsberg.