Naukowcy odkryli najdalszą spośród znanych galaktyk. Leżąca 13,5 miliarda lat świetlnych od nas galaktyka HD1 rozbłysła zaledwie około 300 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Może ona zawierać najstarsze gwiazdy Wszechświata lub supermasywną czarną dziurę.
HD1 została odkryta przez międzynarodowy zespół astronomów, w tym badaczy z Center for Astrophysics Harvard & Smithsonian. Zespół ten ma dwa pomysły na to, co dzieje się we wnętrzu HD1. Zgodnie z pierwszym pomysłem, galaktyka tworzy gwiazdy w zdumiewającym tempie i być może jest nawet domem dla gwiazd populacji III, czyli pierwszych gwiazd we Wszechświecie, których do tej pory nigdy nie zaobserwowano. Alternatywnie, HD1 zawiera supermasywną czarną dziurę o masie około 100 milionów mas Słońca.
HD1 jest niezwykle jasna w świetle ultrafioletowym. Można to wyjaśnić za pomocą wysokoenergetycznych procesów, które miały miejsce kilka miliardów lat temu, gdy z galaktyki zostało wypromieniowane światło, które widzimy dzisiaj.
Początkowo naukowcy zakładali, że HD1 jest standardową galaktyką, która tworzy gwiazdy w szybkim tempie. Jednak po obliczeniu, ile faktycznie gwiazd produkuje HD1, uzyskali niewiarygodnie dużą liczbę ponad 100 gwiazd na rok. To co najmniej 10 razy więcej niż oczekuje się w tego rodzaju galaktykach. Wtedy zespół zaczął podejrzewać, że gwiazdy, które tworzy HD1, są inne niż te, które widzimy na co dzień.
Pierwsza populacja gwiazd, która uformowała się we Wszechświecie, była masywniejsza, jaśniejsza i gorętsza niż współczesne gwiazdy. Jeżeli założymy, że gwiazdy wytworzone w HD1 to te pierwsze, czyli gwiazdy populacji III, wówczas jej właściwości można by łatwiej wyjaśnić. W rzeczywistości gwiazdy populacji III są w stanie wytworzyć więcej światła UV niż normalne gwiazdy, co może wyjaśnić ekstremalną jasność HD1 w ultrafiolecie.
Innym rozwiązaniem może być supermasywna czarna dziura. Ponieważ taki obiekt pochłania ogromne ilości gazu, fotony o wysokiej energii mogą być emitowane z obszaru w okolicy czarnej dziury, co też może wyjaśniać ekstremalną jasność HD1. Jeśli tak jest, byłaby to zdecydowanie najwcześniejsza supermasywna czarna dziura znana ludzkości, obserwowana znacznie bliżej Wielkiego Wybuchu niż obecna rekordzistka.
Na ilustracji: Oś czasu ukazuje najwcześniejsze kandydatki na galaktyki i skróconą historię Wszechświata. Źródło: Harikane i in., NASA, EST i P. Oesch/Yale
HD1 odkryto po ponad 1200 godzinach obserwacji za pomocą Teleskopu Subaru, Teleskopu VISTA, Brytyjskiego Teleskopu Podczerwieni i Kosmicznego Teleskopu Spitzera. Jej przesunięcie ku czerwieni jest dwa razy większe niż najdalszego znanego kwazara. Znalezienie HD1 wśród ponad 700,000 obiektów było wielkim wyzwaniem. Jej czerwony kolor, który sugerował sędziwy wiek i odległość, tylko trochę ułatwił to zadanie.
Zespół przeprowadził następnie obserwacje za pomocą Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), aby potwierdzić odległość, która jest o 100 milionów lat świetlnych większa niż odległość do galaktyki GN-z11, dotychczasowej rekordzistki odległości.
Korzystając z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, zespół badawczy wkrótce ponownie zaobserwuje HD1, aby zweryfikować jej odległość od Ziemi. Jeśli obecne obliczenia okażą się poprawne, HD1 będzie najdalszą i najstarszą galaktyką, jaką kiedykolwiek zaobserwowano.
Więcej informacji:
- Publikacja A Search for H-Dropout Lyman Break Galaxies at z~12-16, Harikane i in., The Astrophysical Journal (2022)
- Publikacja Are the Newly-Discovered z∼13 Drop-out Sources Starburst Galaxies or Quasars?, Pacucci i in., Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters (2022)
- Scientists have spotted the farthest galaxy ever
Opracowanie: Joanna Molenda-Żakowicz
Na ilustracji: Galaktyka HD1 widoczna jako obiekt w kolorze czerwonym pośrodku powiększonego obrazu. Źródło: Harikane i in.
