Επιστήμονες ανίχνευσαν οξυγόνο στον πιο μακρινό και πρωτόγονο γαλαξία

Οι επιστήμονες εντόπισαν οξυγόνο σε έναν γαλαξία τόσο μακρινό που το φως του ταξίδεψε 13,4 δισεκατομμύρια χρόνια για να φτάσει σε εμάς.

Αυτή η ανακάλυψη προσφέρει μια συναρπαστική ματιά στα κοσμικά γεγονότα που συνέβησαν μόλις μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια μετά την αρχή του σύμπαντος.

Οι ερευνητές λένε ότι είναι το πιο μακρινό σύστημα που έχει επιβεβαιωθεί ότι παρουσιάζει τέτοια ατομικά σήματα, υπογραμμίζοντας τη δύναμη των προηγμένων τηλεσκοπίων που λειτουργούν από κοινού. Εντόπισαν επίσης έντονη αστρογένεση και σχετικά χαμηλό επίπεδο βαρύτερων στοιχείων

Ο Jorge Zavala, αστρονόμος στο Περιφερειακό Κέντρο ALMA της Ανατολικής Ασίας στο Εθνικό Αστεροσκοπείο της Ιαπωνίας, διαδραμάτισε καθοριστικό ρόλο σε αυτή την προσπάθεια.

«Στρέψαμε τις περισσότερες από σαράντα κεραίες 12 μέτρων του Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) και το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) 6,5 μέτρων για αρκετές ώρες σε μια θέση του ουρανού που θα φαινόταν εντελώς κενή με γυμνό μάτι», είπε ο Zavala.

Ο στόχος ήταν να πιάσουμε ένα σήμα από ένα από τα πιο απομακρυσμένα αστρονομικά αντικείμενα που είναι γνωστά μέχρι σήμερα, σημείωσε.

Η ομάδα ανίχνευσε με επιτυχία την εκπομπή από διεγερμένα άτομα διαφόρων στοιχείων, όπως υδρογόνο και οξυγόνο. Αυτές οι εκπομπές δίνουν στους επιστήμονες μια ένδειξη για τα υλικά από τα οποία σχηματίστηκαν τα πρώτα αστέρια.

Ασυνήθιστες συνθήκες για έναν γαλαξία

Ο γαλαξίας, που ονομάζεται GHZ2, έχει μάζα μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από τον Ήλιο μας, αλλά φαίνεται να χωράει σε μια περιοχή με διάμετρο μόλις μερικές εκατοντάδες έτη φωτός.

Αυτή η πυκνότητα μπορεί να μοιάζει με αυτή που παρατηρείται σε πυκνά αστρικά σμήνη, γεγονός που εγείρει ερωτήματα σχετικά με το πώς σχηματίστηκαν τόσο πυκνές δομές τόσο νωρίς στην ιστορία του σύμπαντος.

Η μεταλλικότητα – το ποσοστό των βαρύτερων στοιχείων – είναι περίπου το ένα δέκατο αυτής που βρίσκουμε στη γειτονιά του Ήλιου μας. Αυτό δεν είναι εκπληκτικό για κάτι που εμφανίστηκε όταν το σύμπαν ήταν ακόμα νεαρό, αλλά δείχνει ότι τα μέταλλα σχηματίστηκαν ταχύτερα από ό,τι αρχικά αναμενόταν.

Έκρηξη αστρογένεσης

Καυτά, βραχύβια αστέρια κυριαρχούν σε αυτό το αντικείμενο, γεγονός που εξηγεί τη λαμπρή λάμψη και την ασυνήθιστη ενεργειακή του υπογραφή.

Η ακτινοβολία των αστεριών είναι αρκετά ισχυρή ώστε να δημιουργεί στοιχεία σε ολόκληρο τον γαλαξία, όπως ιονισμένο οξυγόνο και υδρογόνο. Λάμπει με έναν τρόπο που προκαλεί το ενδιαφέρον των αστρονόμων, οι οποίοι το συγκρίνουν με «εργοστάσια αστέρων» σε πολύ πιο ώριμους γαλαξίες.

Οι παρατηρήσεις δείχνουν ότι η γέννηση των αστεριών συμβαίνει γρήγορα σε αυτό το περιβάλλον, υποδηλώνοντας έναν κύκλο εκρήξεων και όχι έναν αργό ρυθμό.

Πολλοί πιστεύουν ότι αυτές οι εκρήξεις δραστηριότητας που περιλαμβάνουν οξυγόνο συνέβαιναν πιο συχνά στο αρχαίο σύμπαν, κάτι που πιθανώς εξηγεί πώς ορισμένοι γαλαξίες μεγάλωσαν τόσο πολύ και τόσο γρήγορα.

Πιθανές ενδείξεις για αστρικά σμήνη

Μελέτες υποδηλώνουν ότι το GHZ2 μπορεί να παρέχει πληροφορίες για την προέλευση των σφαιρωδών σμηνών, που είναι μακρόβια, πυκνά συγκεντρωμένα σύνολα αστεριών.

Ορισμένα από αυτά τα χαρακτηριστικά, όπως παρόμοια μοτίβα στοιχείων και πληθυσμοί υψηλής πυκνότητας, αντανακλούν αυτά που παρατηρούμε σε αυτά τα σμήνη μέσα στον Γαλαξία μας.

Οι ερευνητές εξακολουθούν να αξιολογούν εάν γαλαξίες όπως ο GHZ2 ενδέχεται να έχουν δημιουργήσει αυτές τις αρχαίες αστρικές συγκεντρώσεις. Εάν είναι έτσι, αυτό θα μπορούσε να καλύψει ένα σημαντικό κενό στην αστροφυσική, εξηγώντας πώς προέκυψαν τέτοια σμήνη.

Η εξέλιξη του πρώιμου σύμπαντος

Ο Tom Bakx είναι αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο Chalmers της Σουηδίας και πρώην ερευνητής στο Πανεπιστήμιο της Ναγκόγια.

«Αυτή η μελέτη είναι το επιστέγασμα μιας πολυετούς προσπάθειας να κατανοήσουμε τους γαλαξίες στο πρώιμο Σύμπαν», δήλωσε ο Bakx. «Ο επιπλέον χρόνος παρατήρησης με τηλεσκόπια θα είναι καθοριστικός για τη διερεύνηση του πώς εξελίχθηκαν τα μέταλλα, η αστρογένεση και οι μαύρες τρύπες στο πρώιμο σύμπαν».

Η ανάλυση πολλαπλών γραμμών εκπομπής επέτρεψε τη διεξαγωγή αρκετών βασικών δοκιμών των ιδιοτήτων των γαλαξιών και απέδειξε τις δυνατότητες του ALMA μέσω της συνέργειας τηλεσκοπίων όπως το JWST.

Οι ερευνητές εξήγησαν ότι τα τρέχοντα αποτελέσματα ανοίγουν το δρόμο για βαθύτερες έρευνες σχετικά με την απαρχή της συστάσεως των γαλαξιών.

Ανίχνευση οξυγόνου στους γαλαξίες

Οι ειδικοί σημειώνουν επίσης ότι κάθε νέα ανίχνευση υπογραμμίζει το πλεονέκτημα της συνδυαστικής χρήσης δεδομένων από εργαλεία που ειδικεύονται στην απεικόνιση σε διαφορετικά μήκη κύματος.

Με τη συγχώνευση παρατηρήσεων ραδιοκυμάτων και υπέρυθρων ακτίνων, οι ερευνητές μπορούν να αποκαλύψουν τα δομικά στοιχεία των γαλαξιών που άνθισαν μόλις μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια μετά την αρχή

Οι επιστήμονες έχουν τώρα στρέψει την προσοχή τους στην καταγραφή επιπλέον γραμμών εκπομπής που θα μπορούσαν να αποκαλύψουν τη δομή και τη χημεία αυτών των μακρινών συστημάτων. Αυτά τα σήματα μπορεί να ρίξουν φως στα πρότυπα ανάπτυξης των μαύρων οπών, καθώς και στις κοσμικές επιρροές που διαμόρφωσαν τις μεγάλης κλίμακας δομές.

Τελικά, μια πιο ολοκληρωμένη εικόνα του πρώιμου σύμπαντος θα μπορούσε να διευκρινίσει πώς σχηματίστηκαν τα αστέρια και τα σμήνη υπό σκληρές συνθήκες. Αν και ακούγεται δύσκολο, κάθε νέα ανακάλυψη μας φέρνει πιο κοντά στην κατανόηση του πώς οι γαλαξίες αναπτύχθηκαν από τα ταπεινά τους ξεκινήματα.

Μελλοντικές κατευθύνσεις της έρευνας

Το GHZ2 ξεχωρίζει ως υπενθύμιση ότι η κοσμική εξέλιξη ξεκίνησε με γρήγορους ρυθμούς. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι παρόμοια αντικείμενα μπορεί να παραμένουν ακόμη ανακαλυφθέντα, περιμένοντας να προσθέσουν νέα κομμάτια στο παζλ.

Αυτή η ανάλυση σηματοδοτεί ένα μεγάλο άλμα στον προσδιορισμό του πότε και πώς προέκυψαν οι πρώτες αστρικές κοινότητες. Οι επιστήμονες ελπίζουν ότι οι επόμενες παρατηρήσεις θα επιβεβαιώσουν λεπτομέρειες σχετικά με τη δομή του γαλαξία και το ρόλο του οξυγόνου στην κοσμική ιστορία.