Wyniki międzynarodowego badania przeprowadzonego przez zespół JWST i IAC wskazują, że Wszechświat mógł stworzyć niezwykle jasne galaktyki w bardzo wczesnych epokach, kiedy miał zaledwie 3% swojego obecnego wieku. Odkrycie to sugeruje, że te galaktyki tworzyły gwiazdy wcześniej i szybciej niż przewidują obecne modele teoretyczne. Co więcej, badanie ujawniło również niezwykłą galaktykę, która „naśladuje” emisję z bardzo odległej galaktyki. Informacja o tych wynikach została opublikowana w czasopiśmie Nature.
Podczas pierwszych miesięcy działalności naukowej Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba w 2022 roku zespół naukowy programu Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS), który mapował bardzo głębokie pole za pomocą kilku instrumentów tego teleskopu, odkrył zaskakująco dużą liczbę galaktyk w bardzo odległym Wszechświecie. Wśród nich znalazły się jedne z najstarszych galaktyk, jakie kiedykolwiek zaobserwowano, które musiały powstać, gdy Wszechświat miał mniej niż 500 milionów lat. W rzeczywistości jedna z nich, nazwana CEERS-93316, wydawała się jeszcze bardziej oddalona i jaśniejsza, co ustanowiłoby nowy rekord dla najwcześniejszej galaktyki, jaką kiedykolwiek zaobserwowano.
Teraz najnowsze badania przeprowadzone za pomocą spektrografu podczerwieni NIRSpec na JWST ponownie pokazały nam niektóre z wcześniejszych jasnych galaktyk i potwierdziły, że dwie z nich, galaktyka o przydomku „Maisie” i CEERS2-588, są nadzwyczaj młode i świecą bardzo silnie. Okazuje się, że te galaktyki uformowały się odpowiednio 390 i 410 milionów lat po Wielkim Wybuchu, co oznacza, że powstały, gdy Wszechświat miał mniej niż 3% swojego obecnego wieku. Co więcej, te galaktyki okazały się niespodziewanie jasne, co sugeruje, że proces tworzenia gwiazd w nich zachodził wcześniej i szybciej, niż przewidywano w obecnych modelach teoretycznych.
Różnica między galaktyką Maisie i CEERS2-588 a kilkoma innymi potwierdzonymi galaktykami w tej epoce Wszechświata polega na tym, że są one jaśniejsze – powiedział Pablo Arrabal Haro, badacz z NOIRLab, pierwszy autor artykułu. Potwierdzenie obecności dwóch bardzo jasnych, niezwykle odległych galaktyk zdaje się potwierdzać koncepcję szybkiego wzrostu galaktyk w ciągu pierwszych kilkuset milionów lat po Wielkim Wybuchu – dodał.
Zespół naukowy przeprowadzający badania potwierdził nie tylko wiek dwóch z wcześniejszych galaktyk, ale również dokonał odkrycia dotyczącego kandydatki na najstarszą obserwowaną galaktykę, CEERS-93316. Wcześniej uważano, że ta galaktyka powstała, gdy Wszechświat miał zaledwie 240 milionów lat, jednak nowe ustalenia wykazały, że powstała ona w znacznie późniejszym okresie, gdy Wszechświat liczył 1,2 miliarda lat.
Szczególna kombinacja przesunięcia ku czerwieni, silnego pociemnienia pyłu i innych wzorców emisji wytworzyła rozkład energii, który imitował emisję przewidywaną dla niezwykle odległej galaktyki, gdy analizowano jej zdjęcia, co zmyliło zespoły, które wcześniej analizowały pierwsze dane z CEERS – powiedział Arrabal Haro.
Uzyskane wyniki nie tylko poszerzają naszą wiedzę na temat wczesnego Wszechświata – przez odkrycie większej liczby jasnych galaktyk – ale również podkreślają znaczenie dalszych obserwacji w celu potwierdzenia lub obalenia tych rewolucyjnych odkryć.
Z jednej strony potwierdziliśmy istnienie znaczącej populacji niezwykle jasnych galaktyk, które powstały w bardzo wczesnych okresach istnienia Wszechświata i uformowały swoje gwiazdy szybciej, niż się spodziewaliśmy. To odkrycie przerosło nasze wcześniejsze przewidywania. Z drugiej strony, CEERS-93316 stanowi cenny przypadek, który wskazuje, że takie niezwykłe kandydatury wymagają niezbitych dowodów – wyjaśnia Marc Huertas Company, badacz z IAC, który brał udział w pracach zespołu.
Do tej pory zespół CEERS zaobserwował ponad tysiąc słabych galaktyk za pomocą NIRSpec. Również badania przeprowadzone przez NOIRLab i Uniwersytet Teksasu w Austin potwierdziły istnienie 16 galaktyk, które powstały pomiędzy 390 a 640 milionów lat po Wielkim Wybuchu. W przypadku braku wystarczającej ilości informacji kolory mogą nas wprowadzać w błąd. NIRSpec na JWST to niezwykłe narzędzie do potwierdzania lub obalania kandydatów odkrywanych przez JWST – podsumował Arrabal Haro.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- The James Webb observes the first galaxies in the universe and discovers and “impostor”
- Confirmation and refutation of very luminous galaxies in the early Universe
Źródło: IAC
Na ilustracji: Zdjęcie Maisie, piątej najodleglejszej do tej pory, potwierdzonej galaktyki. Źródło: NASA/STScI/CEERS/TACC/University of Texas, Austin/S. Finkelstein/M. Bagley
