Ia merupakan objek yang dikatalogkan sebagai MoM-z14, yang cahayanya memulakan perjalanannya beberapa 280 juta tahun selepas Big Bang dan ia telah mengambil masa lebih daripada 13.000 bilion tahun untuk sampai kepada kita. Keputusan ini, yang telah melalui semakan rakan sebaya dan akan diterbitkan dalam jurnal Jurnal Terbuka Astrofizik selepas siaran awalnya di arXiv, menimbulkan cabaran serius kepada model teori yang menggambarkan pembentukan galaksi pertama.
Galaksi tertua yang disahkan: beginilah jaraknya diukur
Pasukan yang diketuai oleh ahli astrofizik Rohan Naidu, daripada jabatan Astrofizik MIT dan Institut Astrofizik dan Penyelidikan Angkasa Lepas Kavli, telah berjaya mengesahkan bahawa isyarat yang dirakam datang dari sumber jauh disahkan oleh spektroskopiTeknik ini membolehkan cahaya dipecahkan dan keamatannya diukur dengan tepat. syif merah, parameter utama untuk menganggarkan jarak kosmik.
Dalam kes MoM-z14, anjakan merah yang diukur mencapai nilai z ≈ 14,44Ini bermakna kita sedang memerhati galaksi pada peringkat awal alam semesta. Rekod ini mengatasi rekod sebelumnya, yang juga ditetapkan oleh Teleskop Angkasa James Webb, dan menetapkan MoM-z14 sebagai penanda aras baharu untuk mengkaji alam semesta dalam beberapa ratus juta tahun pertamanya.
Naidu dan pasukannya telah menggunakan NIRSpecSpektrograf inframerah dekat teleskop Webb telah digunakan untuk mendapatkan spektrum galaksi yang terperinci. Instrumen ini melangkaui imej mudah, kerana ia bukan sahaja "melihat" objek tetapi juga mendedahkan komposisi cahayanya dan, oleh itu, Pada ketika manakah dalam sejarah kosmik ia ditemui.
Seperti yang dijelaskan oleh Naidu sendiri dalam kenyataan yang dikeluarkan oleh NASA, dengan Webb “kita boleh melihat lebih jauh daripada sebelumnya dan apa yang kelihatan Ia tidak menyerupai apa yang diramalkan oleh model.Perbezaan antara apa yang diperhatikan dan apa yang diramalkan ini telah menjadi salah satu isu paling hangat dalam kosmologi semasa.
Cacat kecil dalam imej, tetapi gergasi saintifik
Pada pandangan pertama, MoM-z14 hanya dilihat sebagai bintik kekuningan kecil dalam imej medan dalam Teleskop Angkasa James Webb. Walau bagaimanapun, di sebalik penampilan sederhana itu terletak galaksi yang sedang memecahkan acuan. Walaupun saiznya yang agak padat, Kecerahannya sangat tinggi untuk tempoh awal sedemikian.
Data menunjukkan bahawa galaksi ini mempunyai jisim yang setanding dengan galaksi Awan Magellan KecilMoM-z14, sebuah galaksi kerdil yang mengorbit Bima Sakti, terkenal kerana telah diperhatikan semasa tempoh aktiviti suria yang sengit. pembentukan bintang yang sangat kuatyang sebahagiannya akan menjelaskan kecerahannya yang tinggi dalam inframerah.
Bagi komuniti saintifik, salah satu perkara yang paling relevan dalam kajian ini ialah MoM-z14 bukanlah kes terpencil, tetapi sebaliknya menyertai sekumpulan galaksi yang sangat terang yang dikesan pada awal tahun 2000-an. 500 juta tahun alam semestaMenurut pengiraan pasukan, sebahagian daripada galaksi ini mungkin sehingga 100 kali lebih cerah tentang apa yang dijangkakan oleh model teori.
Perbezaan ketara antara teori dan pemerhatian ini telah diserlahkan oleh Jacob Shen, seorang penyelidik pasca doktoral di MIT, yang menekankan bahawa keputusan ini "meningkatkan Ini adalah soalan-soalan yang sangat merangsang pemikiran yang perlu diterokai secara terperinci. dalam tahun-tahun akan datang.” Dalam erti kata lain, alam semesta awal nampaknya jauh lebih cekap dalam menjana galaksi yang terang daripada yang difikirkan sebelum ini.
Kimia pelik: lebihan nitrogen yang sukar didamaikan
Selain jarak dan kecerahan rekodnya, MoM-z14 telah menarik perhatian kerana komposisi kimia yang luar biasaAnalisis spektroskopi menunjukkan bahawa ia mempunyai perkadaran nitrogen adalah sangat tinggi berbanding karbon, corak yang tidak sesuai dengan apa yang diramalkan oleh model semasa untuk galaksi yang begitu muda.
Tandatangan kimia jenis ini mengingatkan kita kepada tanda yang diperhatikan dalam sesetengah gugusan glob purba Bima Sakti, gugusan bintang yang sangat tua yang dianggap sebagai "fosil" sebenar alam semesta awal. Kebetulan ini menunjukkan kemungkinan hubungan antara proses pembentukan bintang di galaksi pertama dan proses yang meninggalkan kesan pada galaksi kita sendiri.
Naidu sendiri mencadangkan sejenis "arkeologi kosmik": dengan mengkaji bintang-bintang yang sangat tua di Bima Sakti Dengan membandingkannya dengan galaksi jauh seperti MoM-z14, ahli astronomi dapat membina semula dengan lebih baik apa yang kimia alam semesta awalApa yang menarik ialah, meskipun jarak yang sangat jauh dan masa yang berlalu, corak pengayaan nitrogen yang serupa muncul.
Kelimpahan nitrogen ini menimbulkan dilema yang serius. Jika MoM-z14 diperhatikan hanya 280 juta tahun selepas Big BangJangka masa yang ada nampaknya terlalu singkat untuk beberapa generasi bintang hidup dan mati, memperkayakan gas galaksi ke tahap yang dikesan. Kronologi tersebut langsung tidak sesuai dengan mekanisme evolusi bintang yang standard.
Untuk cuba menyelesaikan teka-teki ini, para penyelidik sedang mempertimbangkan hipotesis kewujudan bintang supermasif di alam semesta awal. Bintang-bintang ini, jauh lebih besar daripada kebanyakan bintang hari ini, boleh menghasilkan dan mengusir nitrogen dalam kuantiti yang jauh lebih besar, mempercepatkan proses pengayaan kimia dalam masa kosmik yang sangat singkat.
Pengionan semula dan peranan galaksi terang pertama
Kajian MoM-z14 tidak terhad kepada kimia atau kecerahannya, tetapi menawarkan petunjuk berharga tentang salah satu fasa besar dalam sejarah kosmos: era pengionan semulaTempoh ini menandakan saat apabila cahaya dari bintang dan galaksi pertama dapat mengionkan hidrogen neutral yang memenuhi alam semesta, membersihkan "kabus" purba dan membolehkan radiasi bergerak dengan bebas.
Hakikat bahawa galaksi yang begitu terang dan sudah agak berkembang wujud begitu awal mengukuhkan idea bahawa Sumber cahaya terang pertama muncul lebih awal dan dalam jumlah yang lebih besar. seperti yang dijangkakan. Oleh itu, MoM-z14 menjadi bahagian penting dalam menjejaki kronologi proses ini, sangat relevan untuk memahami bagaimana alam semesta berubah daripada tempat yang gelap dan legap kepada tempat yang lutsinar dan penuh dengan struktur.
Bagi Eropah, dan khususnya bagi komuniti saintifik Sepanyol, hasil kajian seperti ini mempunyai impak yang istimewa, memandangkan James Webb ialah misi antarabangsa dengan penyertaan ESA (Agensi Angkasa Eropah). Pasukan penyelidikan di pusat-pusat seperti Pusat Astrobiologi (CSIC-INTA)Universiti dan balai cerap Eropah bergantung pada data ini untuk membangunkan model alam semesta awal yang lebih tepat.
Kes MoM-z14 juga dikaitkan dengan penemuan Webb lain yang berkaitan dengan galaksi yang sangat jauh dan lubang hitam supermasif yang sangat pantas. Berita terkini termasuk pengesanan a galaksi dengan struktur yang serupa dengan Bima Sakti pada zaman yang sangat awal dan pengenalpastian lubang hitam supermasif tertua yang diketahuiIni mengukuhkan idea bahawa pembentukan struktur kompleks adalah lebih pantas daripada yang difikirkan sebelumnya.
Sebelum ketibaan Webb, rekod jarak dipegang oleh galaksi. GN-z11, ditemui dengan teleskop ruang hubble dari NASA/ESA dan terletak di sekitar 400 juta tahun selepas Letupan BesarJames Webb bukan sahaja mengesahkan pengukuran itu, tetapi telah melangkah lebih jauh, menemui populasi galaksi yang sangat bercahaya dalam beberapa ratus juta tahun pertama, yang memaksa semakan semula sebahagian besar teori.
Cabaran langsung kepada model kosmologi semasa
Keputusan daripada MoM-z14 pada mulanya telah disebarkan di repositori arXiv dan telah diterima untuk penerbitan dalam Jurnal Terbuka AstrofizikIni menunjukkan bahawa mereka telah lulus proses semakan rakan sebaya. Ini mengukuhkan kebolehpercayaan pengukuran dan mengukuhkan idea bahawa James Webb jauh melebihi jangkaan. yang mana ia direka bentuk untuknya.
Dalam konteks ini, suara pakar Eropah juga penting. Ahli astrofizik Pascal Oesch, Daripada Universiti Geneva dan penyiasat bersama projek itu, menekankan bahawa walaupun jarak boleh dianggarkan dari imej, Pengesahan spektroskopi adalah penting untuk memastikan apa yang sedang diperhatikan dan pada saat tertentu dalam sejarah alam semesta ia terletak.
Dari perspektif kosmologi, gugusan galaksi jenis MoM-z14 menunjukkan bahawa model pembentukan struktur Ia mungkin tidak lengkap atau memerlukan pelarasan yang ketara. Antara aspek lain, adalah perlu untuk mengkaji semula bagaimana bintang besar pertama terbentuk dengan begitu cepat, apakah peranan jirim gelap dalam proses awal ini, dan bagaimana tenaga diagihkan dalam gas yang menghasilkan generasi bintang baharu.
Penyelidik seperti Yijia Li, seorang pelajar siswazah di Pennsylvania State University dan ahli pasukan, menekankan bahawa Webb mendedahkan a alam semesta awal yang jauh lebih aktif dan kompleks jauh melebihi apa yang dibayangkan beberapa tahun yang lalu. Setiap pemerhatian baharu tentang anjakan merah yang ekstrem menambahkan cebisan pada teka-teki yang, buat masa ini, kelihatan lebih kusut daripada diselesaikan.
Bagi orang ramai Eropah, yang terbiasa melihat angkasa lepas sebagai sesuatu yang jauh, kemajuan ini juga mempunyai dimensi teknologi dan strategik: sebahagian besar instrumen Teleskop Angkasa Webb, serta eksploitasi saintifiknya, bergantung pada kerjasama antara ESA dan NASAIni meletakkan pusat penyelidikan Eropah, termasuk Sepanyol, di barisan hadapan dalam kajian alam semesta awal.
Secara keseluruhannya, pengesahan MoM-z14 sebagai galaksi tertua dan paling jauh yang diperhatikan setakat iniKecerahannya yang luar biasa, kelimpahan nitrogennya yang luar biasa, dan peranannya dalam era pengionan semula menjadikan penemuan ini titik rujukan penting untuk kosmologi moden. Data yang dikumpul oleh Teleskop Angkasa James Webb bukan sahaja memecahkan rekod tetapi juga memaksa kita untuk memikirkan semula bagaimana dan pada kadar berapa galaksi pertama, bintang pertama, dan akhirnya, struktur berskala besar yang membentuk alam semesta yang kita kenali hari ini, muncul.