«Δεν είναι αυτό που περιμέναμε» – Ο πιο μακρινός γνωστός γαλαξίας φέρνει νέο ρεκόρ στην Αστρονομία

Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb κατέρριψε ξανά το ρεκόρ του πιο μακρινού αντικειμένου που γνωρίζουμε στο Σύμπαν. Χάρη στην υπέρυθρη όρασή του, το καμάρι της αστρονομίας διέκρινε έναν ανεξήγητα λαμπρό γαλαξία που εμφανίστηκε λιγότερο από 280 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

«Χάρη στο Webb μπορούμε να κοιτάξουμε πιο μακριά από ποτέ, και αυτά που βλέπουμε δεν μοιάζουν σε τίποτα με ό,τι είχαμε προβλέψει –κάτι που δημιουργεί προκλήσεις και ταυτόχρονα ενθουσιασμό» δήλωσε σε ανακοίνωση της NASA ο Ρόαν Νάιντου του MIT, επικεφαλής της μελέτης που παρουσιάζεται ως προδημοσίευση και θα δημοσιευτεί αργότερα στο Open Journal of Astrophysics.

Ο γαλαξίας MoM-z14 έρχεται να προστεθεί σε μια μεγάλη λίστα λαμπερών γαλαξιών που ανακαλύπτονται στο νεαρό Σύμπαν –εκατό φορές περισσότεροι από ότι προέβλεπαν οι θεωρητικές μελέτες πριν από την εκτόξευση του James Webb.

«Το χάσμα όλο και μεγαλώνει ανάμεσα στη θεωρία και τις παρατηρήσεις του νεαρού Σύμπαντος, κάτι που εγείρει επιτακτικά ερωτήματα που χρήζουν διερεύνησης στο μέλλον» δήλωσε ο Τζέικομπ Σεν του ΜΙΤ, μέλος της διεθνούς ερευνητικής ομάδας.

Κλικ για μεγέθυνση. Το James Webb είναι το μόνο τηλεσκόπιο που μπορεί να διακρίνει τόσο μακρινούς γαλαξίες όσο ο MoM-z14 (NASA, ESA, CSA, STScI, Rohan Naidu (MIT); Image Processing: Joseph DePasquale (STScI)

Πίσω στον χώρο και τον χρόνο

Το φως του γαλαξία MoM-z14 ταξίδευε 13,53 δισεκατομμύρια χρόνια για να φτάσει στη Γη, κάτι που θα μπορούσε να δημιουργήσει την εντύπωση ότι απέχει 13,53 δισ. έτη φωτός.

Στην πραγματικότητα, η απόσταση είναι πολύ μεγαλύτερη λόγω της διαστολής του Σύμπαντος, η οποία κυριολεκτικά τεντώνει τον χώρο προς όλες τις κατευθύνσεις.

Εφόσον συνυπολογιστεί αυτή η διαστολή, η πραγματική απόσταση του αντικειμένου ξεπερνά τα 34 δισεκατομμύρια έτη φωτός.

Συγκριτικά, το θεωρητικό όριο απόστασης στο οποίο μπορεί να κοιτάξει ένα τηλεσκόπιο στη Γη είναι περίπου 46 δισεκατομμύρια έτη φωτός –αυτή είναι η ακτίνα του λεγόμενου ορατού Σύμπαντος.

Η διαστολή του Σύμπαντος επηρεάζει όμως και την εικόνα των μακρινών αντικειμένων. Η διαστολή του χώρου «τεντώνει» και μεγαλώνει τα μήκη κύματος του φωτός και τα μετατοπίζει έτσι προς το ερυθρό τμήμα του φάσματος.

Λόγω αυτής της διαστολής, το ορατό φως των πιο μακρινών γαλαξιών που γνωρίζουμε έχει μετατοπιστεί στο υπέρυθρο φάσμα, το οποίο σχεδιάστηκε να παρατηρεί το James Webb.

Ο βαθμός αυτής της «ερυθράς μετατόπισης» αποτελεί ένα μέτρο της απόστασης. Ο γαλαξίας MoM-z14 καταρρίπτει τα προηγούμενα ρεκόρ με μετατόπιση 14,44.

«Μπορούμε να εκτιμήσουμε την απόσταση των γαλαξιών από τις εικόνες [του James Webb, αλλά είναι πραγματικά σημαντικό να γίνεται συνέχεια και επιβεβαίωση με πιο λεπτομερή φασματοσκοπία, ώστε να γνωρίζουμε με ακρίβεια τι ακριβώς βλέπουμε και πότε» διευκρίνισε ο Πασκάλ Ες του Πανεπιστημίου της Γενεύης, συνεπικεφαλής της μελέτης.

Υπερβολικά πολλοί γαλαξίες

Ο MoM-z14 είναι ένας από τους εκατοντάδες γαλαξίες που ανακαλύφθηκαν από το James Webb στο νεαρό Σύμπαν και εξέπληξαν τους επιστήμονες με τη φωτεινότητά τους. Τα ευρήματα υποδεικνύουν ότι οι πρώτοι γαλαξίες σχηματίστηκαν πολύ νωρίτερα από ό,τι πιστεύαμε.

Επιπλέον, οι φασματοσκοπικές παρατηρήσεις δείχνουν ότι ο MoM-z14 και άλλοι μακρινοί γαλαξίες περιέχουν ανεξήγητα υψηλά επίπεδα αζώτου, ενός στοιχείου που δεν υπήρχε εξαρχής αλλά σχηματίστηκε από πυρηνικές αντιδράσεις στην καρδιά των άστρων.

Μέχρι τώρα, οι αστρονόμοι πίστευαν ότι τόσο μεγάλες ποσότητες αζώτου δεν θα είχαν προλάβει να σχηματιστούν τα πρώτα 280 εκατ. χρόνια από τη γέννηση του Σύμπαντος.

Μια εξήγηση που έχει προταθεί αλλά παραμένει ανεπιβεβαίωτη είναι ότι τα πυκνά σύννεφα υδρογόνου που γέμιζαν το νεαρό Σύμπαν επέτρεψαν τον σχηματισμό γιγάντιων άστρων, τα οποία παρήγαγαν άζωτο πολύ ταχύτερα από ό,τι τα σημερινά, μικρότερα άστρα.

Ένα άλλο σημαντικό εύρημα της τελευταίας μελέτης είναι ότι η ακτινοβολία που εκπέμπουν τα άστρα του MoM-z14 έχει αρχίσει να διασπά το σύννεφο μοριακού υδρογόνου που περιβάλλει τον γαλαξία και να μετατρέπει το αέριο σε ιόντα.

Το φαινόμενο ονομάζεται «επανιονισμός» και θεωρείται σημαντικό ορόσημο στην εξέλιξη του Σύμπαντος. Μέχρι τότε, το μοριακό υδρογόνο που γέμιζε τον χώρο των γαλαξιών δημιουργούσε μια «ομίχλη» που εμπόδιζε το φως να ταξιδέψει ανεμπόδιστο.

Όπως επισήμανε η NASA στην ανακοίνωσή της, ο γαλαξίας MoM-z14 προσφέρει ένα ακόμη στοιχείο για την εξέλιξη του επαναϊονισμού, κάτι που δεν ήταν δυνατό μέχρι το James Webb να σηκώσει το πέπλο αυτής της εποχής του Σύμπαντος.

Οι μελέτες συνεχίζονται και το ρεκόρ του πιο μακρινού γνωστού αντικειμένου αναμένεται να καταρριφθεί ξανά στο προσεχές μέλλον.