Τα αστέρια σε έναν γαλαξία 13,28 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά μας σχηματίστηκαν μόλις 250 εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang. Ο γαλαξίας που ονομάζεται MACS1149-JD1 έχει αστέρια που σχηματίστηκαν πολύ νωρίς στην ιστορία του σύμπαντος σύμφωνα με νέες παρατηρήσεις. Επιπλέον, η ίδια έρευνα αποκάλυψε ότι ο MACS1149-JD1 είναι η πιο μακρινή γνωστή πηγή οξυγόνου και ο πιο μακρινός γαλαξίας με την πιο ακριβή μέτρηση της απόστασης.
Το πρώτο ζουμ δείχνει μια παρατήρηση του γαλαξία MACS1149-JD1 από το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο του Ευρωπαϊκού Νότου Παρατηρητηρίου. το δεύτερο ζουμ δείχνει μια εικόνα του γαλαξία από το Hubble, με περιγράμματα που δείχνουν ιονισμένο οξυγόνο που ανιχνεύτηκε από το ALMA.
Ο MACS1149-JD1 ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά το 2012 ως ένα από τα πιο μακρινά αντικείμενα, που οι επιστήμονες μπορούν να παρατηρήσουν το φως τους. Τώρα, η ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής τον Nicolas Laporte στο Πανεπιστημιακό Κολλέγιο του Λονδίνου (UCL) και το Πανεπιστήμιο Osaka Sangyo στην Ιαπωνία, έλαβε μια ακριβή μέτρηση της ερυθρής μετατόπισης του φωτός του γαλαξία – είναι γνωστό ότι όταν το μήκος κύματος του φωτός είναι “τεντωμένο”, το φως φαίνεται να “μετατοπίζεται” στο κόκκινο άκρο του φάσματος. Μια μέτρηση της μετατόπισης προς το ερυθρό μπορεί να μας πει πόσο μακριά είναι το αντικείμενο που εκπέμπει το φως (ο γαλαξίας, σε αυτή την περίπτωση) και, με βάση το πόσο γρήγορα το σύμπαν επεκτείνεται, όταν εκπέμπεται το φως.
Με τον προσδιορισμό του οξυγόνου, έγινε εμφανής η ηλικία των άστρων σε αυτόν τον γαλαξία. Το οξυγόνο δημιουργείται στα αστέρια και απελευθερώνεται στα νέφη του αερίου στον γαλαξία, όταν πεθαίνουν αυτά τα αστέρια – επιβεβαιώνοντας έτσι την παρουσία οξυγόνου στο MACS1149-JD1. Αυτό έδειξε πως υπήρξε μια παλαιότερη γενεά άστρων και πέθανε μέσα στο σύστημα. Αν και οι ερευνητές δεν ήταν σοκαρισμένοι που βρήκαν οξυγόνο, ήταν έκπληκτοι για το πόσο νωρίς στην ιστορία του σύμπαντος σχηματίστηκε αυτό το οξυγόνο, έτσι έπρεπε να το διερευνήσουν κι άλλο και να υπολογίσουν την ηλικία των άστρων, δήλωσε ο Laporte.
Το οξυγόνο δημιουργείται μόνο μέσα στα άστρα και στη συνέχεια, όταν τα άστρα πεθαίνουν με εκρηκτικό τρόπο ως «σούπερ-νόβα», αυτό απελευθερώνεται σε μεσοαστρικά νεφελώματα αερίων στους γαλαξίες, μαζί με άλλα στοιχεία όπως ο άνθρακας και το άζωτο.
Χρησιμοποιώντας τη σειρά ALMA (Large Millimeter / Submillimeter Array) στην έρημο Atacama στη Χιλή, η ομάδα μέτρησε τις ιδιότητες μιας γραμμής εκπομπής ενός διπλά ιονισμένου οξυγόνου στο φάσμα του MACS1149-JD1, το οποίο αποκάλυψε ότι η ερυθρή μετατόπιση του γαλαξία είναι περίπου 9.11. Οι μεγαλύτερες μετρήσεις της ερυθράς μετατόπισης στο φάσμα αντιστοιχούν με τους πιο μακρινούς γαλαξίες και έτσι η μέτρηση αυτή οδήγησε τους ερευνητές να καταλήξουν στο συμπέρασμα: ότι είδαν τον γαλαξία αυτό σε ηλικία περίπου 550 εκατομμυρίων ετών.
Μελετώντας δεδομένα υπερύθρων από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble και το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer της NASA , η ερευνητική ομάδα παρατήρησε τη φωτεινότητα του γαλαξία. Αυτή η παρατήρηση υποδηλώνει ότι υπήρξε ουσιαστική δημιουργία άστρων σε αυτόν, μόλις 250 εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang. Η μέτρηση της ερυθράς μετατόπισης που έλαβε το ALMA επέτρεψε στην ομάδα να αποκλείσει άλλες εξηγήσεις για αυτήν την παρατήρηση, όπως η πιθανότητα ότι η παρατηρούμενη φωτεινότητα προέκυψε από ισχυρές γραμμές ανασυνδυασμού – ή χαρακτηριστικά του φάσματος που σχετίζεται με ακτινοβολία που παράγεται από καυτά αστέρια, κάνοντας έτσι στέρεο το συμπέρασμα της ομάδας.
Η ομάδα επίσης επιβεβαίωσε την απόσταση του γαλαξία μέσω αυτών των παρατηρήσεων από το ALMA αλλά και το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο (VLT) του Ευρωπαϊκού Νότου Παρατηρητηρίου (ESO) .
Σε μελλοντικές μελέτες, οι ερευνητές θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν ακόμη πιο ευαίσθητες μετρήσεις για να δουν τα πρώτα αστέρια και τους γαλαξίες στο σύμπαν, ανέφερε ο Laporte.
“Αν θέλετε να επιστρέψετε, πίσω στο χρόνο, θα μπορούσατε να βρείτε ακόμα πιο υψηλή ερυθρή μετατόπιση, πχ 20, 50, δήλωσε. Ανακαλύπτοντας το χρονικό σημείο στην ιστορία του σύμπαντος όπου δημιουργήθηκαν τα πρώτα αστέρια και οι γαλαξίες – μια εποχή γνωστή ως κοσμική αυγή – οι επιστήμονες θα απαντούσαν σε ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της σύγχρονης αστρονομίας. Οι πρώτοι γαλαξίες αναδύθηκαν από ένα εντελώς σκοτεινό σύμπαν; Ποια ήταν αυτά τα πρώτα αστέρια και γαλαξίες; Αυτή η έρευνα θα μπορούσε να είναι ένα βήμα μπροστά για την απάντηση σε αυτά τα μνημειώδη ερωτήματα, είπε ο Laporte.
Έτσι, ενώ αυτό το νέο έργο μας οδηγεί πολύ πίσω στην ιστορία του σύμπαντος, η προώθηση της τεχνολογίας των τηλεσκοπίων, όπως η πολυαναμενόμενη εκτόξευση στα επόμενα χρόνια του τηλεσκοπίου Webb, θα μπορέσει να φέρει ακόμη πιο κοντά την κοσμική αυγή.
