Kun ryhmä fotoneja osui James Webbin avaruusteleskoopin lähes virheettömiin peileihin aiemmin tänä vuonna, ne olivat matkustaneet tyhjiössä 13.4 miljardia vuotta. Valo säteili kaukaisista galakseista aikana, jolloin kaiken, mitä tiedämme ja näemme, synty oli vielä kosmisessa mielessä lähihistoriaa. Muinainen ei todellakaan tee sille oikeutta.
Webbin ensimmäiset syväkenttäkuvat – infrapunatallenteet pienistä taivaan paikoista, jotka ovat täynnä galakseja –herätti taistelun tähtitieteilijöiden keskuudessa löytääksesi vanhimmat näkyvät galaksit. Hubble-avaruusteleskooppi piti hallussaan olemassa olevaa ennätystä galaksihavainnoista, kun maailmankaikkeus oli vain 400 miljoonaa vuotta vanha. Webbin suuremmat peilit ja kyky nähdä spektrin infrapunaosiin suunniteltiin toimimaan paremmin.
Perjantaina teleskooppi osoitti voimansa, kun tiedemiesryhmä, joka tunnetaan yhdessä nimellä JADES, kahden Webbin instrumentin, NIRcamin ja NIRspecin, rakentajien yhteistyönä, ilmoitti vahvistaneensa havainnot vanhimmista galakseista tähän mennessä.
"Ensimmäistä kertaa olemme löytäneet galakseja vain 350 miljoonaa vuotta alkuräjähdyksen jälkeen, ja voimme olla täysin varmoja niiden fantastisista etäisyyksistä." sanoi Brant Robertson Kalifornian yliopistosta Santa Cruz, NIRCam-tiederyhmän jäsen ja äskettäisen työstä tehdyn paperin kirjoittaja.
Tähtitieteilijät aloittivat ehdokkaiden luettelon laatimisen analysoimalla Webbin NIRcam-instrumentin, äärimmäisen herkän infrapunakameran, tietoja. Melkein heti sen jälkeen, kun Webbin ensimmäiset kuvat tulivat julkisuuteen, tarinoita erittäin muinaisista galakseista saapui verkkoon.
Mutta vaikka NIRcam-havainnot paljastivat runsaan kohdejoukon, jota kannattaa tarkastella lähemmin, virallinen vahvistus vaati yksityiskohtaista spektroskooppista analyysiä.
"Lähempien galaksien on hyvin mahdollista naamioitua hyvin kaukaisiksi galakseiksi", sanoi tähtitieteilijä ja kirjoittaja Emma Curtis-Lake Hertfordshiren yliopistosta Yhdistyneestä kuningaskunnasta.
NIRspecin ansiosta kahdessa tuoreessa tutkimuksessa (tätä ja tätä), tiimit pystyivät suorittamaan spektroskooppisen analyysin – kultaisen standardin näiden uskomattoman heikkojen varhaisten galaksien etäisyyden ja iän vahvistamiseksi – useille ehdokkaille. Vaikka kumpaakaan tutkimusta ei ole vielä vertaisarvioitu, havainnot todennäköisesti ylittävät Hubblen ennätyksen.
Liverpool John Moores -yliopiston Renske Smit: Havaittu taivaansiipa on suunnilleen kuningattaren silmän kokoinen "punnan kolikossa, jota pidetään käsivarren päässä" kertoi BBC. Silmän sisällä on lähes 100,000 XNUMX galaksia, joista jokainen on vangittu hetkenä miljardeja vuosia sitten.
Mittaakseen galaksin iän lähellä maailmankaikkeuden alkua tutkijat mittaavat sen "punasiirtymän". Valon kulkiessa universumin laajeneminen venyttää sen aallonpituutta ja vetää sen spektrin punaisiin osiin. Jotkut vanhimmista valoista on venytetty näkyvästä spektristä infrapunaan - Webbin erikoisuus.
Vanhimmat galaksit eivät näy vain infrapunassa, vaan niiden spektri myös katkeaa tietyssä pisteessä galaksien välisen vedyn sironnan vuoksi. Heikot infrapunagalaksit, joissa oli tämä raja, joka liikkuu suuremmalla punasiirtymällä, täyttivät joukon ehdokkaita. Sitten ryhmä omisti 28 tunnin havaintoajan 250:lle näistä NIRspecillä. Tämä yksityiskohtainen spektroskooppinen analyysi sisälsi erityisiä atomitunnisteita ja naulatsi punasiirtymän.
Neljä galaksia osoittautui poikkeuksellisen vanhoiksi, ja punasiirtymät olivat yli 10. Kaksi osoitti punasiirtymiä 13-vuotiaana ajalta, jolloin maailmankaikkeus oli vain 330 miljoonaa vuotta vanha. Ryhmä sanoo, että nämä galaksit ovat pieniä, vain sata miljoonaa aurinkomassaa, ja ne koostuvat nuorista alle sata miljoonaa vuotta vanhoista tähdistä. Linnunradassa uskotaan olevan vähintään 100 miljardia tähteä ja auringon ikä on noin 4.6 miljardia vuotta. Pienestä koostaan huolimatta ryhmä sanoo, että nämä varhaiset galaksit tuottivat tähtiä valtavalla nopeudella, jopa 10 kertaa nopeammin kuin samankokoiset galaksit lähempänä nykypäivää.
Nämä galaksit näyttävät nyt pitävän hallussaan kaikkien aikojen vanhimpien spektroskooppisesti vahvistettujen galaksien ennätystä, mutta nimi ei välttämättä kestä kauan. Vaikka tiedemiehet odottavat edelleen vahvistusta, tiedemiehet ovat arvioineet, että jotkin Webbin jo vangitsemat galaksit ovat vielä vanhempia, ja Webb suunniteltiin näkemään valoa aikakausilta jo 100 miljoonaa vuotta alkuräjähdyksen jälkeen.
Tutkimalla varhaisimpia tähtiä ja galakseja, tiedemiehet toivottavasti oppii lisää galaksien muodostumisesta ja paikantaa universumin evoluution ajanjakso, joka tunnetaan nimellä reionisaatio, jolloin ensimmäisten tähtien voimakas valo ionisoi ympäröivää kaasua irrottamalla elektroneja vedystä ja heliumista. Koska näiden neljän galaksin tähdet ovat saattaneet alkaa muodostua jopa 100 miljoonaa vuotta aikaisemmin, tämä ensimmäinen tähtien sukupolvi voi olla peräisin jo noin 230 miljoonan vuoden kuluttua alkuräjähdyksestä.
"Näillä mittauksilla voimme tietää galaksien kirkkauden ja selvittää, kuinka monta tähteä niissä on", Robertson sanoi. "Nyt voimme alkaa todella erottaa toisistaan, kuinka galaksit kootaan ajan myötä."
Kuva pistetilanne: NASA, ESA, CSA ja STScI
