Telescopul Spațial James Webb a privit adânc în trecutul universului și a descoperit cea mai primitivă galaxie din punct de vedere chimic identificată până acum: LAP1-B, o galaxie extrem de slab luminoasă care exista la doar 800 de milioane de ani după Big Bang. Conținutul ei de oxigen este de 240 de ori mai mic decât al Soarelui – o sărăcie record, care o transformă într-o fereastră rară spre zorii universului. Mai mult, galaxia pare să fie tocmai „strămoșul” pe care astronomii îl căutau de decenii: veriga lipsă dintre primele stele din istoria cosmosului și „fosilele” galactice care orbitează și astăzi în jurul Căii Lactee. Studiul, condus de cercetători de la Universitatea Kanazawa, a fost publicat pe 13 mai în revista Nature, scrie Live Science.
Una dintre cele mai mari realizări ale Telescopului Spațial James Webb este modul în care le-a permis oamenilor de știință să împingă granițele astronomiei, observând galaxii care existau în universul timpuriu, la mai puțin de un miliard de ani după Big Bang.
Această perioadă, cunoscută drept Epoca Reionizării, coincide cu ceea ce astronomii au poreclit „Evul Întunecat Cosmic”. În acest interval, situat între 380.000 și un miliard de ani după Big Bang, universul era plin de hidrogen neutru, iar orice surse de lumină vizibile astăzi sunt deplasate spre roșu dincolo de limitele telescoapelor convenționale.
Datorită instrumentelor și spectrometrelor în infraroșu avansate ale lui Webb, oamenii de știință pot acum să privească dincolo de acest văl și să vadă cum au evoluat galaxiile încă din cele mai timpurii epoci cosmologice.
Într-o descoperire recentă, o echipă internațională de astronomi a folosit telescopul Webb și tehnica lentilei gravitaționale pentru a surprinde o imagine rară a LAP1-B, o galaxie extrem de slab luminoasă care exista la 800 de milioane de ani după Big Bang.
Cu ajutorul spectrometrelor lui Webb, echipa a reușit să caracterizeze în mod definitiv această galaxie, dezvăluind că este cea mai săracă în metale galaxie din universul timpuriu observată până în prezent.
Echipa a fost condusă de profesorul asociat Kimihiko Nakajima, de la Universitatea Kanazawa. Studiul care descrie cercetarea lor a apărut pe 13 mai în revista Nature.
Imediat după Big Bang, universul conținea doar elemente ușoare, precum hidrogenul și heliul, în timp ce elementele necesare vieții (carbon, oxigen etc.) lipseau. Aceste elemente au fost forjate în interiorul primei generații de stele (Populația III), care le-au împrăștiat apoi atunci când au explodat sub formă de supernove, expulzându-și straturile exterioare.
Vreme de decenii, astronomii au sperat să găsească aceste stele, pentru a putea fi martorii momentului în care au început să însămânțeze universul cu elemente mai grele. Acest lucru a fost dificil, întrucât primele galaxii care găzduiau stele din Populația III par atât de mici și de slab luminoase.
Drept urmare, determinarea compoziției lor chimice prin spectroscopie a fost considerată, până acum, aproape imposibilă. Munca lui Nakajima se bazează pe detectările inițiale ale LAP1-B, adăugând în tablou spectrele JWST, care dezvăluie o abundență a oxigenului record de scăzută (a 240-a parte din cea a Soarelui).
Combinate cu un raport carbon-oxigen ridicat și cu un halou dominant de materie întunecată, aceste descoperiri sugerează că LAP1-B este o progenitoare a galaxiilor-fosilă găsite în apropierea Căii Lactee. Astronomii caută de multă vreme aceste galaxii „strămoș”, ceea ce face din LAP1-B o fereastră istorică spre cele mai timpurii etape ale formării galaxiilor.
Echipa a fost ajutată de prezența unui roi de galaxii interpus, care a acționat ca o lentilă gravitațională, amplificând lumina venită de la LAP1-B de 100 de ori. După 30 de ore de observații și spectroscopie de adâncime, echipa a reușit, în sfârșit, să caracterizeze abundența chimică a acestei galaxii.
Pe lângă faptul că este primitivă din punct de vedere chimic, raportul carbon-oxigen al galaxiei se potrivește îndeaproape cu predicțiile teoretice privind materia împrăștiată de exploziile stelelor din Populația III.
„M-a entuziasmat pe loc lipsa extremă de oxigen dezvăluită de date. Să găsești o galaxie într-o stare atât de primitivă este uluitor. Este o semnătură chimică ce indică în mod clar o galaxie primordială surprinsă în clipele de scurt timp de după formarea sa”, a declarat profesorul asociat Nakajima, într-un comunicat de presă al Universității Kanazawa.
Echipa a mai descoperit că LAP1-B este incredibil de ușoară (sub 3.300 de mase solare), ceea ce sugerează că cea mai mare parte a galaxiei este alcătuită din materie întunecată, sub forma unui halou.
Alături de compoziția sa chimică unică, acest lucru o transformă într-o potrivire aproape perfectă pentru „galaxiile pitice ultra-slab luminoase” (UFD) găsite astăzi în apropierea Căii Lactee.
„UFD-urile nu sunt doar cele mai slab luminoase galaxii; ele sunt alcătuite din stele străvechi, mai vechi de 12 miliarde de ani, și sunt adesea descrise drept «fosile ale universului». Astronomii bănuiau că ar putea fi rămășițele celor mai timpurii galaxii din univers, pentru că le lipsesc elementele grele, dar nu au avut niciodată o legătură directă – până când am găsit LAP1-B. Este o surpriză profundă să descoperi că LAP1-B arată exact ca «strămoșul» pe care doar ni-l imaginaserăm în teorii. Acest lucru ne ajută să dezlegăm misterul motivului pentru care aceste fosile cosmice au supraviețuit în forma lor actuală până în ziua de azi”, a precizat și profesorul Masami Ouchi (NAOJ/Universitatea din Tokyo), membru al echipei de cercetare.
Descoperirile echipei le oferă astronomilor o nouă modalitate de a cartografia nașterea elementelor mai grele din univers și formarea celor mai vechi structuri ale sale. Următorul pas va consta în folosirea datelor JWST pentru a căuta obiecte și mai primitive din punct de vedere chimic, inclusiv primele formate vreodată.
„Sperăm că această descoperire marchează un pas istoric în înțelegerea felului în care s-au născut pentru prima oară elementele care alcătuiesc propriile noastre corpuri și cum s-au acumulat ele în univers”, mai spune Nakajima.
Ştiri video recomandate
