Ένας γαλαξίας που ξεκίνησε να λάμπει στην Κοσμική Αυγή, μόλις 300 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, φαίνεται να φιλοξενεί κάτι που δε θα έπρεπε. Ο λόγος για τον JADES-GS-z14-0, που σύμφωνα με τις τελευταίες παρατηρήσεις εμφανίζει οξυγόνο σε αφθονία. Αυτό αποτελεί έκπληξη, καθώς μέχρι τώρα πιστεύαμε πως βαρύτερα στοιχεία από το οξυγόνο και το ήλιο, δεν υπήρχαν σε μεγάλες ποσότητες στο Σύμπαν, μέχρι αρκετά αργότερα.
Αυτό, αποτελεί μια ακόμα ένδειξη πως το πρώιμο Σύμπαν, ωρίμασε αρκετά αργότερα από ότι πιστεύαμε πως είναι δυνατό.
«Είναι σαν να βρίσκεις έναν έφηβο όπου θα περίμενες μόνο μωρά», λέει ο κοσμολόγος Sander Schouws από το Παρατηρητήριο του Leiden στην Ολλανδία.
«Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι ο γαλαξίας έχει σχηματιστεί πολύ γρήγορα και επίσης ωριμάζει γρήγορα, προσθέτοντας σε ένα αυξανόμενο σύνολο αποδεικτικών στοιχείων ότι ο σχηματισμός των γαλαξιών συμβαίνει πολύ πιο γρήγορα από ό,τι αναμενόταν».
Η ύπαρξη του JADES-GS-z14-0 ήταν ήδη αρκετά προβληματική για τα κοσμολογικά μας μοντέλα, αφού φαίνεται πως αναπτύχθηκε αρκετά πιο γρήγορα σε σχέση με όσα προβλέπουν οι υπολογισμοί μας. Προκειμένου να είναι ανιχνεύσιμος από τα τηλεσκόπια μας σε απόσταση μεγαλύτερη από 13,4 δισεκατομμύρια έτη φωτός, ο γαλαξίας έπρεπε να είναι αρκετά μεγάλος και φωτεινός, ώστε να μπορεί να μελετηθεί και να εξηγηθεί.
Παράλληλα, η ανάπτυξη βαρύτερων στοιχείων από το υδρογόνο και το ήλιο, απαιτεί περισσότερο χρόνο. Το υδρογόνο και το ήλιο ήταν τα πρώτα στοιχεία που σχηματίστηκαν από τη Μεγάλη Έκρηξη. Αυτά τα στοιχεία, γνωστά και ως υπερπυκνωτές, οδήγησαν στον σχηματισμό των πρώτων αστέρων. Σε αυτούς, το αέριο κατέρρευσε από μόνο του, υπό τη βαρύτητά του. Όσο περισσότερο αέριο τροφοδοτούσε τον πυρήνα, τόσο πιο ζεστός γινόταν ώστε να ξεκινήσει την σύντηξη ατόμων υδρογόνου σε όλο και βαρύτερα στοιχεία, όπως το οξυγόνο.
Μόνο μέσω της σύντηξης στον αστρικό πυρήνα μπορούν αν δημιουργηθούν άτομα οξυγόνου και εδώ είναι το πρόβλημα. ένα αστέρι πρέπει να ζήσει όλη του τη ζωή και να πέθανε σε ένα supernova, ώστε να διασκορπίσει τα νέα στοιχεία, όπως το οξυγόνο, στο διάστημα. Αυτό μπορεί να συμβεί σε σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα, ιδιαίτερα στα τεράστια άστρα που σχηματίστηκαν στην αρχή του Σύμπαντος. Σε αυτά, η διάρκεια ζωής μπορεί να είναι μικρότερη από 10 εκατομμύρια χρόνια.
Αλλά όταν μια ομάδα αστρονόμων έκανε μετρήσεις του γαλαξία χρησιμοποιώντας την ισχυρή Συστοιχία Atacama Large Millimeter/submillimeter Array στη Χιλή, η ποσότητα στοιχείων βαρύτερων από το υδρογόνο και το ήλιο που ανιχνεύθηκε στο JADES-GS-z14-0 ήταν 10 φορές υψηλότερη από την προβλεπόμενη. Το αποτέλεσμα υποδηλώνει ότι ο ρυθμός παραγωγής είναι επίσης πέρα από τις πιο τρελές προσδοκίες μας.
«Έμεινα έκπληκτος από τα απροσδόκητα αποτελέσματα γιατί άνοιξαν μια νέα άποψη για τις πρώτες φάσεις της εξέλιξης των γαλαξιών», λέει ο αστροφυσικός Στέφανο Καρνιάνι από το Scuola Normale Superiore στην Ιταλία.
«Οι αποδείξεις ότι ένας γαλαξίας είναι ήδη ώριμος στο βρεφικό Σύμπαν εγείρει ερωτήματα για το πότε και πώς σχηματίστηκαν οι γαλαξίες».
Επειδή το διάστημα διαστέλλεται, το φως που εκπέμπεται από μακρινούς γαλαξίες έχει τεντωθεί σε κόκκινα μήκη κύματος λόγω του φαινομένου Doppler. Το James Webb όμως, είναι το πιο ισχυρό τηλεσκόπιο της ανθρωπότητας και έχει βελτιστοποιηθεί για να ανιχνεύει αυτά τα αντικείμενα που μετατοπίζονται στο κόκκινο.
Το μυστήριο δεκαετιών που λύνεται χάρη στις πρώτες HD εικόνες ηλιοβασιλέματος στη Σελήνη
Από τότε που εκτοξεύτηκε, οι αστρονόμοι ανακάλυψαν περισσότερους μεγάλους γαλαξίες πολύ νωρίτερα στο Σύμπαν από ό,τι περιμέναμε να δούμε, δίνοντας μια πολύ διαφορετική εικόνα για το πώς εξελίχθηκε το πρώιμο Σύμπαν τα πρώτα δισεκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.
Η ανακάλυψη ύπαρξης οξυγόνου σε αφθονία στον JADES-GS-z14-0, είναι ένα ακόμα κομμάτι του παζλ, για τη ανάπτυξη του σύμπαντος στα πρώτα του στάδια. Δείχνει πως όλο και περισσότεροι γαλαξίες αναπτύχθηκαν και εξελίχθηκαν, αρκετά πιο γρήγορα από ότι πιστεύαμε στο πρώιμο Σύμπαν.
Τώρα πρέπει απλώς να καταλάβουμε πώς αυτή η ταχεία ανάπτυξη αλλάζει το κοσμολογικό χρονοδιάγραμμα και ποιες άλλες υποθέσεις έχουμε για το πρώιμο Σύμπαν πρέπει να επανεξεταστούν.
Η έρευνα αναλύθηκε σε δύο εργασίες που έγιναν δεκτές στο The Astrophysical Journal και στο Astronomy & Astrophysics . Είναι διαθέσιμα στο arXiv, εδώ και εδώ.
