A James Webb-űrteleszkópnak köszönhetően tudósok megállapították, hogy amit a Hubble-teleszkóp pár éve még csak fényfoltoknak látott, az valójában egy egész galaxis. Ráadásul a Gz9p3-nak keresztelt galaxis az eddig felfedezett egyik legrégebbi csillaghalmaz.
Ami a Hubble-űrteleszkóp számára alig volt több egy fényfoltnál, az a valaha felfedezett egyik legrégebbi galaxisnak bizonyult – és a felfedezés nem másnak, mint a Hubble fiatalabb testvérének, a James Webb-űrteleszkópnak köszönhető.
A Space írása szerint a James Webb-űrteleszkóp (JWST) nemzetközi „Glass” kollaborációja részletes megfigyeléseket végzett a Gz9p3 névre keresztelt galaxisról, amelyet úgy látunk, ahogyan az mindössze 510 millió évvel az ősrobbanás után volt. Ez az univerzum viszonylagos gyermekkorában történt, amely most 13,8 milliárd éves.
A kutatócsoport felfedezte, hogy a JWST által látott más korai galaxisokhoz hasonlóan a Gz9p3 is sokkal masszívabb és érettebb, mint ahogyan az egy „csecsemőkorban” lévő galaxis esetében elvárható lenne. Úgy tűnik, már több milliárd csillagot tartalmaz. A kozmikus rejtélyeket illetően – miszerint a korai galaxisok hogyan nőttek ilyen gyorsan ilyen nagy tömegűvé – a Gz9p3 sem kivétel. Nemcsak a vártnál nagyobb tömegű, hanem
mintegy tízszer nagyobb tömegű, mint a JWST által a világegyetem történetének hasonló korszakaiban látott más galaxisok.
„Alig néhány évvel ezelőtt a Gz9p3 egyetlen fénypontként jelent meg a Hubble űrteleszkópon keresztül” – írta Kit Boyett, a csapat tagja, a Melbourne-i Egyetem tudósa az intézet Pursuit című kiadványában. „A JWST segítségével azonban úgy tudtuk megfigyelni ezt az objektumot, ahogyan az 510 millió évvel az ősrobbanás után, mintegy 13 milliárd évvel ezelőtt volt”. A Gz9p3 egyszerűen figyelemre méltó. Mérete és érettsége mellett alakja is árulkodik a keletkezéséről.
A JWST és a közvetlen képalkotás segítségével a kutatócsoport meg tudta állapítani, hogy a Gz9p3 összetett alakú, két fényes foltot tartalmazó galaxishalmaz, amely két sűrű galaxismagról árulkodik. Ez arra utal, hogy a Gz9p3 valószínűleg akkor jött létre, amikor két korai galaxis összeütközött a születő világegyetemben. Ez az ütközés még mindig folyamatban lehetett abban az időben, amikor a csillagászok a JWST-vel észrevették a Gz9p3-at.
„A galaxis JWST-képalkotása olyan morfológiát mutat, amely tipikusan két kölcsönhatásban lévő galaxisra jellemző.
És az összeolvadás még nem fejeződött be, mert még mindig két komponenst látunk
– magyarázta Boyett. „Amikor két masszív objektum így egyesül, a folyamat során gyakorlatilag kilökik az anyag egy részét. Tehát ez a kilökött anyag arra utal, hogy amit megfigyeltünk, az az egyik legtávolabbi összeolvadás, amit valaha láttunk.”
Amellett, hogy Boyett és kollégái meghatározták ennek az ősi galaxisnak a korát, tömegét és alakját, a Gz9p3 mélyére is hatoltak, hogy megvizsgálják az összeütköző galaxisok csillagpopulációját. Mivel a fiatal csillagok fényesebbek, mint idősebb társaik, általában ők uralják a galaxisok képét, különösen azokét, amelyek olyan távoliak, hogy fényük már több milliárd éve eljutott a Földre.
Például a galaxisok összeolvadása által létrejött fiatal, néhány millió évesnél fiatalabb fényes populáció túlszárnyalja a már több mint 100 millió éves idősebb populációt
– folytatta Boyett.
A „Glass” kollaboráció ezt úgy dolgozta ki, hogy a Gz9p3 spektroszkópiai megfigyeléseit, valamint a közvetlen képalkotást is meghatározta. A spektroszkópia segítségével meg lehet határozni a csillagokat alkotó elemeket: mivel a fiatal és az öreg csillagok összetétele eltérő, ez lehetővé tette a kutatók számára, hogy ebben a korai galaxisban elkülönítsék a két kategóriát.
Az idősebb csillagok már feldolgozták a magjukban lévő hidrogénkészletet, miután az egészet héliummá olvasztották, majd ezt a héliumot még nehezebb elemek létrehozására használták fel, amelyeket a csillagászok „fémeknek” neveznek. Ez azt jelenti, hogy az idősebb csillagok gazdagabbak fémekben, mint a fiatalabbak, amelyekben még mindig a hidrogén és némi hélium dominál.
A kutatócsoport a JWST segítségével bizonyos elemeket mutatott ki a Gz9p3 idősebb csillagpopulációjában. Ezen elemek közé tartozott a szilícium, a szén és a vas, ez utóbbi a legnehezebb elem, amelyet a csillagok szintetizálhatnak. Ez azt jelenti, hogy ezek a csillagok, amikor szupernóva-robbanásokban elpusztultak, fémekkel gazdagíthatták a korai univerzumot. Ennek a fémtartalomnak a nagy része a csillagok következő generációjának építőköve lett volna.
Emellett a kutatócsoport felfedezte, hogy a Gz9p3-ban az öreg csillagok populációja sokkal nagyobb volt, mint azt korábban feltételezték. Ez azt jelenti, hogy bár a csillagászok eddig is tisztában voltak a csillagok életének és halálának ezzel a ciklusával és a csillagok következő generációinak növekvő fémdúsulásával, a Gz9p3 megfigyelési eredményei arra utalnak, hogy a galaxisok gyorsabban válhattak „kémiailag éretté”, mint azt korábban feltételezték.
„Ezek a megfigyelések bizonyítékot szolgáltatnak a csillagok és fémek gyors, hatékony felhalmozódására közvetlenül az ősrobbanás után, ami a folyamatban lévő galaxis-összeolvadásokhoz kötődik, bizonyítva, hogy a több milliárd csillagot tartalmazó masszív galaxisok az ismertnél korábban léteztek” – írta Boyett.