Dodano: 17 maj 2018r.

Zaobserwowano jedną z pierwszych galaktyk we Wszechświecie

Tworzenie się gwiazd w odległej galaktyce MACS1149-JD1 rozpoczęło się bardzo wcześnie, bo zaledwie 250 milionów lat po Wielkim Wybuchu – twierdzą astronomowie. Zaobserwowali oni galaktykę, która ich zdaniem pochodzi z czasów, gdy Wszechświat miał jedynie 2 proc. obecnego wieku.

Jedna z pierwszych galaktyk we Wszechświecie

 

Za pomocą teleskopów ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) i VLT (Very Large Telescope), astronomowie z Osaka Sangyo University w Japonii prowadzeni przez Takuya Hashimoto badali zauważoną po raz pierwszy w 2012 roku galaktykę MACS1149-JD1. Galaktyka znajduje się w odległości 13,28 miliarda lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego. Oznacza to, że światło zarejestrowane przez teleskopy zostało wyemitowane około 500 milionów lat po Wielkim Wybuchu.

Co ciekawe, badacze zaobserwowali także słabą sygnaturę tlenu w tej galaktyce. To najdalej dostrzeżony tlen w obserwowanym Wszechświecie. Obecność tlenu oznacza, że w MACS1149-JD1 musiała istnieć wcześniejsza generacja gwiazd, gdzie mógł on powstać.

 

- Byłem bardzo podekscytowany widząc sygnał odległego tlenu w danych ALMA. To wykrycie przesuwa granice obserwowanego Wszechświata – powiedział Hashimoto. Oprócz słabej poświaty emitowanej przez tlen, VLT zarejestrował także jeszcze słabszy sygnał emisji wodoru.

- Widzimy tą galaktykę w czasie, gdy Wszechświat miał zaledwie 500 milionów lat, a jednak ma już ona populację dojrzałych gwiazd. Dzięki temu jesteśmy w stanie wykorzystać galaktykę do badania całkowicie nieznanego nam okresu historii kosmosu – wyjaśnił Nicolas Laporte z University College London (UCL), drugi autor artykułu opublikowanego na łamach „Nature”.

Przez pewien okres po Wielkim Wybuchu we Wszechświecie nie było tlenu. Pierwsze gwiazdy składały się z wodoru i helu. Tlen powstał dopiero w procesach fuzji wewnątrz pierwszych gwiazd, a następnie został uwolniony, gdy gwiazdy te dokonały żywota. Wyrycie tlenu wskazuje, że istniały tam wcześniejsze populacje gwiazd.

To kiedy w takim razie nastąpiło to wcześniejsze formowanie gwiazd? Aby się tego dowiedzieć zespół astronomów zrekonstruował historię MACS1149-JD1 wykorzystując do tego dane w podczerwieni wykonane za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble'a i Kosmicznego Teleskopu Spitzera. Odkryli, że obserwowana jasność galaktyki jest dobrze wyjaśniona przez model, w którym początek procesów powstawania gwiazd miał miejsce zaledwie 250 milionom lat po Wielkim Wybuchu. To oznacza, że MACS1149-JD1 jest jedną z pierwszych galaktyk we Wszechświecie.

Dojrzałość gwiazd widziana w MACS1149-JD1 rodzi pytanie, kiedy pierwsze galaktyki wyłoniły się z całkowitej ciemności. Astronomowie nazywają ten okres „kosmicznym świtem". – Ustalenie momentu, w którym rozpoczął się „kosmiczny świt”, jest podobne do poszukiwań Świętego Graala. Dzięki nowym obserwacjom MACS1149-JD1 zbliżamy się do bezpośredniego obserwowania narodzin gwiazd! Ponieważ wszyscy jesteśmy stworzeni z przetworzonego materiału gwiezdnego, tak naprawdę znajdujemy nasze własne korzenie – podsumował Richard Ellis z UCL, współautor publikacji.

MACS1149-JD1 jest małą galaktyką. Zawiera około miliarda gwiazd. W porównaniu nasza Droga Mleczna zawiera około 100 miliardów gwiazd. Badacze twierdzą, że MACS1149-JD1 jest podobna do galaktyk karłowatych z Obłoku Magellana, które krążą wokół naszej galaktyki.

Jednak nie są to najstarsze gwiazdy, które dostrzegła ludzkość. Końcem lutego tego roku zarejestrowano sygnały emisji wodoru pochodzący od gwiazd, które narodziły się zaledwie 180 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Więcej na ten temat w tekście: Wykryto sygnał z czasów narodzin pierwszych gwiazd.

Zgodnie z obecnie obowiązującą teorią, Wielki Wybuch miał miejsce około 13,8 miliarda lat temu i wygenerował zjonizowaną plazmę, która szybko schładzała się wraz z rozszerzaniem się Wszechświata. Po około 370 000 lat ta „zupa” zaczęła tworzyć neutralne atomy wodoru. Z czasem, pod wpływem grawitacji, atomy te łączyły się razem tworząc pierwsze gwiazdy.

 

Źródło: Science, ESO, fot. ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NASA/ESA Hubble Space Telescope, W. Zheng (JHU), M. Postman (STScI), the CLASH Team, Hashimoto et al.