Astrofysiker som arbetat med JWST(James Webb
teleskopet) har hittat en överraskande mängd metall i en ung galax bara 350
miljoner år efter Big Bang.
Ursprunget till universums första metaller är en
grundläggande fråga inom astrofysiken. Strax efter Big Bang bestod universum
nästan helt av väte det enklaste av grundämnena. Det fanns även lite helium, något
litium och möjligen en oändligt liten mängd beryllium. I grundämnenas
periodiska system är dessa de fyra första.
Inom astronofysiken kallas alla grundämnen tyngre än
väte och helium för metaller. Metaller produceras i stjärnor och ingen
annanstans (förutom den lilla mängd som producerades vid Big Bang). Att
spåra bildandet av universums metaller från Big Bang till idag är ett av
astrofysikens grundläggande strävanden.
Ett forskarlag som arbetar med JADES-observationer (Advanced
Deep Extragalactic Survey) upptäckte att galaxen innehåller kol. Eventuellt även
syre och neon alla klassade som metaller inom astrofysiken. Resultaten presenterades i en artikel med titeln "JADES: Carbon
enrichment 350 Myr after the Big Bang in a gas-rich galaxy".
Huvudförfattare är Francesco D'Eugenio, postdoktoral astrofysiker vid
Kavliinstitutet för kosmologi i Cambridge.
De första stjärnorna som bildades i universum kallas
Population III-stjärnor (stjärnor uppbyggda helt utan metaller) . De är de äldsta stjärnorna och de var massiva, lysande
och heta, och innehöll nästan ingen metall. Den lilla mängd metaller de innehöll
kom från de första supernovorna.
Mycket av vår kunskap om Population III-stjärnor är
teoretisk eftersom dessa uråldriga stjärnor, i sina uråldriga galaxer, är
extremt svåra att observera. Men JWST (Webbteleskopet) är dock kapabel till
det. Teleskopet kan inte urskilja enskilda stjärnor, men dess kraftfulla instrument
NIRSpec kan upptäcka olika grundämnen i galaxer med hjälp av dess avslöjande
ljussignaturer.
Är det verkligen kol i stjärnorna i denna avlägsna,
uråldriga galax eller kan det vara något annat som upptäckts? Den uråldriga
galaxen har mer än bara stjärnor. Här finns även ett supermassivt svart
hål (SMBH). När en SMBH livnär sig på materia kan den blossa upp starkt som en
aktiv galaxkärna (AGN. (Asymptotic Giant Branch)) Den ljussignalen kan vara vad JWST ser.
Det finns en annan potentiell källa till kol i
galaxer. De är AGB-stjärnor – asymptotiska jättestjärnor. AGB-stjärnor är
inte stora explosiva stjärnor som supernovornas föregångare är utan stora stjärnor som har lämnat huvudserien. Jämfört med supernovor som producerar mycket
tunga metaller producerar AGB-stjärnor bara lite metaller.
Men det tar lång tid för en stjärna att utvecklas
till en AGB-stjärna. När universum bara var 350 miljoner år gammalt hade inga
stjärnor funnits tillräckligt länge för att bli AGB stjärnor. AGB-stjärnor kan inte
bidra till kolanrikning under dessa tidiga epoker, skriver författarna.
Forskarna rapporterar att kol har upptäckts men kan
inte säga exakt var det kommer ifrån. De kan vara arvet från den första
generationen supernovor från Population III:s förfäder", skriver de. Trots all observationstid kan forskarna bara
komma fram till preliminära förklaringar till de metaller de upptäckt. Det
är inte särskilt praktiskt att använda hela 65 timmars JWST-tid för att studera
galaxspektroskopi, men det är vad JWST behöver göra för att få en exakt
spektroskopi. Vi får se om denna tid ges i Webbteleskopets agenda där lång
tid framåt är fulltecknat.
Bild pxhere.com
