Webbteleskopet avslöjar Galax JADES-GS-z14-0 komplexa kemi

 

Bild wikipedia JADES-GS-z14-0 visas som en röd fläck markerad med en pil i den här bilden av galaxen NIRCam. Det vita objektet längst upp till vänster i fyrkanten är en galax i förgrunden som betecknas som NIRCam ID 183349.

Astronomer vid University of Arizona har nu lärt sig mer om en galax som existerade redan när universum var mindre än 300 miljoner år gammalt vilket innebär ungefär 2 procent av universums nuvarande ålder.

Galaxen observerades av NASA:s James Webb Space Telescope och har beteckningen JADES-GS-z14-0. Den är oväntat ljusstark och kemiskt komplex för att vara ett objekt från denna tidiga tid av universum. Det ger en sällsynt inblick i universums tidigaste tidshistoria. Resultaten av studien har publicerats i tidskriften Nature Astronomy och bygger även på då forskarna  först upptäckte galaxen  2024 och förstod att JADES-GS-z14-0 var den mest avlägsna galaxen i tid och rum som någonsin observerats.

Även om den första upptäckten gav eko av galaxens rekordstora avstånd i tid och rum från oss var dess oväntade ljusstyrka något som kunde ge kunskap om dess kemiska sammansättning och evolutionära tillstånd. Inom astronomin anses allt som är tyngre än helium vara "metall", beskriver Jakob Helton, forskare vid Steward Observatory. Metaller tyngre än helium kräver generationer av stjärnor för att uppkomma. Det tidiga universum innehöll bara väte, helium och spårmängd av litium. Men upptäckten av betydande mängder syre i galaxen JADES-GS-z14-0 tyder på att galaxen hade bildat stjärnor i potentiellt 100 miljoner år innan den observerades och från tidigare generation av stjärnor som inte längre fanns.

För att kunna bilda syre måste galaxen ha blivit till mycket tidigt efter BigBang eftersom den skulle ha behövt bildas ur en tidigare generation av stjärnor, beskriver George Rieke, professor i astronomi vid Regents University och studiens huvudförfattare. Dessa tidigare stjärnor måste ha utvecklats och exploderat som supernovor mycket snart efter BigBang för att syre skulle finnas i den interstellära rymden från vilken nya stjärnor skulle bildas och utvecklas ex de i galaxen JADES-GS-z14-0.

– Det är en väldigt komplicerad cykel att få så mycket syre som den här galaxen har. Så det är verkligen häpnadsväckande, beskriver Rieke. Upptäckten tyder på att stjärnbildningen började tidigare än vad forskarna tidigare trott vilket skjuter fram tidslinjen för när de första galaxerna kan ha bildats efter Big Bang.

Observationen krävde ungefär nio dagars teleskoptid, inklusive 167 timmars NIRCam-avbildning och 43 timmars MIRI-avbildning, med fokus på en mycket liten del av himlen.

Astronomerna vid University of California hade tur att den här galaxen råkade ligga på en perfekt plats för att kunna observeras med MIRI. Om de hade riktat teleskopet bara en bråkdel av en grad i någon annan riktning skulle de ha missat att få dessa viktiga data i mellaninfrarött ljus, beskriver Helton.

Det är otroligt att det fanns syre här och svårt att ta till sig att det redan innan denna galax fanns stjärnor som troligast blivit supernovor och bildat syre. Dessa bör ha varit stora kortexisterande blå jättestjärnor av väte som varit mycket kortlivade. Men kan det inte även finnas en möjlighet att ett tunt gasmoln mellan oss och galaxen innehållande syre ger fel spektra resultat av galaxen?

De kanske avlägsnaste galaxerna

 

Ett internationellt team av astronomer tillkännagav i dagarna upptäckten av de två tidigaste och mest avlägsna galaxerna som någonsin setts, daterade till bara 300 miljoner år efter Big Bang. Dessa resultat fann man med hjälp av NASA:s James Webb Space Telescope (JWST) och markerar en viktig milstolpe i studiet av det unga universum.

Upptäckterna gjordes av JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) teamet. Daniel Eisenstein verksam vid Centrum för astrofysik | Harvard & Smithsonian (CfA) är en av ledarna för JADES och huvudforskare för det observationsprogram som avslöjade dessa galaxer. Ben Johnson och Phillip Cargile, båda forskare vid CfA, och Zihao Wu, doktorand vid Harvard vid CfA, spelade också viktiga roller av upptäckten.

På grund av universums expansion sträcker sig ljuset från avlägsna galaxer till längre våglängder under sin färd mot oss. Denna effekt är så extrem för dessa två galaxer att deras ultravioletta ljus förskjuts till infraröda våglängder något enbart JWST kan se. Eftersom ljuset tar tid att färdas kan man se mer avlägsna galaxer som de såg ut för mycket länge sedan.

De två stora galaxerna kallas JADES-GS-z14-0 och JADES-GS-z14-1. Den förstnämnda är den avlägsnaste av de två. Förutom att vara den nya distansrekordhållaren är JADES-GS-z14-0 anmärkningsvärd i sin storlek och ljusstarkhet. "Galaxens storlek visar tydligt att det mesta av ljuset kommer från ett stort antal unga stjärnor", beskriver Eisenstein, professor vid Harvard och ordförande för astronomiinstitutionen, "snarare än material som faller ner i ett supermassivt svart hål i galaxens centrum---."

Bild NASA, ESA, CSA, STScI, Brant Robertson (UC Santa Cruz), Ben Johnson (CfA), Sandro Tacchella (Cambridge), Phill Cargile (CfA)