Χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST), ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης πέτυχαν ένα πρωτοποριακό κατόρθωμα. Παρακολούθησαν τον σχηματισμό τριών από τους πρώτους γαλαξίες του σύμπαντος, που συνέβησαν πριν από περισσότερα από 13 δισεκατομμύρια χρόνια.
Αυτή η συγκλονιστική ανακάλυψη, που δημοσιεύθηκε στο έγκριτο περιοδικό Science, παρέχει ανεκτίμητες πληροφορίες για το πρώιμο σύμπαν.
Για πρώτη φορά στην ιστορία της αστρονομίας, ερευνητές του Ινστιτούτου Niels Bohr παρατήρησαν τη γέννηση τριών από τους αρχαιότερους γαλαξίες του σύμπαντος, που χρονολογούνται πριν από 13,3 και 13,4 δισεκατομμύρια χρόνια. Η ανακάλυψη αυτή κατέστη δυνατή χάρη στο διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, το οποίο έφερε στη Γη αυτές τις πρωτοφανείς “ζωντανές” παρατηρήσεις του σχηματισμού των γαλαξιών.
Μέσω του τηλεσκοπίου, οι ερευνητές παρατήρησαν μεγάλες ποσότητες αερίου να συσσωρεύονται και να συγχωνεύονται σε έναν εκκολαπτόμενο μίνι γαλαξία. Αν και η διαδικασία αυτή έχει υποτεθεί μέσω θεωριών και προσομοιώσεων σε υπολογιστές, δεν είχε παρατηρηθεί ποτέ πριν άμεσα.
«Αυτές είναι οι πρώτες “άμεσες” εικόνες σχηματισμού γαλαξιών που έχουμε δει. Ενώ το James Webb μας είχε δείξει στο παρελθόν πρώιμους γαλαξίες σε μεταγενέστερα στάδια εξέλιξης, τώρα γινόμαστε μάρτυρες της ίδιας της γέννησής τους και της κατασκευής των πρώτων αστρικών συστημάτων στο σύμπαν» δήλωσε ο επίκουρος καθηγητής Kasper Elm Heintz του Ινστιτούτου Niels Bohr, ο οποίος ηγήθηκε της νέας μελέτης.
Γαλαξίες που γεννήθηκαν λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη
Οι ερευνητές εκτιμούν ότι η γέννηση αυτών των τριών γαλαξιών συνέβη περίπου 400 έως 600 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, την έκρηξη με την οποία ξεκίνησαν τα πάντα. Αν και αυτό μπορεί να φαίνεται μεγάλο χρονικό διάστημα, αντιστοιχεί σε γαλαξίες που σχηματίστηκαν κατά τη διάρκεια του πρώτου 3-4% της διάρκειας ζωής του σύμπαντος που ανέρχεται σε 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια.
Λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, το σύμπαν ήταν ένα τεράστιο αδιαφανές νέφος αερίων που αποτελούνταν από άτομα υδρογόνου, σε αντίθεση με τον σημερινό νυχτερινό ουρανό που είναι διάστικτος με σαφώς καθορισμένα αστέρια.
«Κατά τη διάρκεια μερικών εκατοντάδων εκατομμυρίων ετών μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, σχηματίστηκαν τα πρώτα αστέρια, πριν τα αστέρια και το αέριο αρχίσουν να συνδυάζονται σε γαλαξίες. Αυτή είναι η διαδικασία που βλέπουμε να ξεκινά στις παρατηρήσεις μας» εξήγησε ο αναπληρωτής καθηγητής Darach Watson.
Η γέννηση των γαλαξιών έλαβε χώρα κατά τη διάρκεια μιας περιόδου στην ιστορία του σύμπαντος που είναι γνωστή ως «Epoch of Reionization», όταν η ενέργεια και το φως από μερικούς από τους πρώτους γαλαξίες διέσπασαν την ομίχλη των αερίων υδρογόνου.
Αυτές ακριβώς τις μεγάλες ποσότητες αερίου υδρογόνου κατέγραψαν οι ερευνητές χρησιμοποιώντας την υπέρυθρη όραση του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb. Πρόκειται για την πιο μακρινή μέτρηση ψυχρού, ουδέτερου αερίου υδρογόνου, του δομικού στοιχείου των άστρων και των γαλαξιών, που έχουν ανακαλύψει μέχρι σήμερα οι ερευνητές.
Οι ερευνητές μπόρεσαν να μετρήσουν τον σχηματισμό των πρώτων γαλαξιών του σύμπαντος χρησιμοποιώντας εξελιγμένα μοντέλα για το πώς το φως από αυτούς τους γαλαξίες απορροφήθηκε από το ουδέτερο αέριο μέσα και γύρω τους. Αυτή η μετάβαση είναι γνωστή ως μετάβασηLyman-alpha.
Μετρώντας το φως, οι ερευνητές μπόρεσαν να διακρίνουν το αέριο των νεοσύστατων γαλαξιών από άλλα αέρια. Οι μετρήσεις αυτές ήταν δυνατές μόνο χάρη στις απίστευτα ευαίσθητες δυνατότητες του υπέρυθρου φασματογράφου του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb.
Συμβολή στην κατανόηση της προέλευσής μας
Η μελέτη διεξήχθη από τον Kasper Elm Heintz, σε στενή συνεργασία με τους συναδέλφους του Darach Watson, Gabriel Brammer και τη διδακτορική φοιτήτρια Simone Vejlgaard από το Cosmic Dawn Center στο Ινστιτούτο Niels Bohr του Πανεπιστημίου της Κοπεγχάγης, ένα κέντρο αφιερωμένο στη διερεύνηση και κατανόηση της αυγής του σύμπαντος. Αυτό το τελευταίο αποτέλεσμα τους φέρνει πολύ πιο κοντά στην επίτευξη του στόχου τους.
Η ερευνητική ομάδα έχει ήδη ζητήσει περισσότερο χρόνο παρατήρησης με το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, ελπίζοντας να επεκτείνουν τα νέα τους ευρήματα και να μάθουν περισσότερα για την πρώιμη εποχή του σχηματισμού των γαλαξιών.
«Προς το παρόν, πρόκειται για τη χαρτογράφηση των νέων μας παρατηρήσεων των γαλαξιών που σχηματίζονται με μεγαλύτερη λεπτομέρεια από ό,τι πριν. Ταυτόχρονα, προσπαθούμε συνεχώς να διευρύνουμε τα όρια του πόσο μακριά μπορούμε να δούμε στο σύμπαν. Έτσι, ίσως φτάσουμε ακόμη πιο μακριά» δήλωσε η Simone Vejlgaard.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, η νέα αυτή γνώση βοηθά να απαντηθεί ένα από τα πιο θεμελιώδη ερωτήματα της ανθρωπότητας.
«Ένα από τα πιο θεμελιώδη ερωτήματα που έθεταν πάντα οι άνθρωποι είναι: “Από πού προερχόμαστε;”. Εδώ, συνθέτουμε λίγο περισσότερο από την απάντηση ρίχνοντας φως στη στιγμή που δημιουργήθηκαν μερικές από τις πρώτες δομές του σύμπαντος. Πρόκειται για μια διαδικασία που θα ερευνήσουμε περαιτέρω, μέχρι, ελπίζουμε, να μπορέσουμε να συναρμολογήσουμε ακόμη περισσότερα κομμάτια του παζλ» κατέληξε ο αναπληρωτής καθηγητής Gabriel Brammer.
