Într-o galaxie îndepărtată numită MACS1149-JD1, situată la 13,28 miliarde de ani lumină distanță, astronomii au găsit oxigen, care, după părerea lor, ar putea apărea acolo la doar 500 de milioane de ani după Big Bang. Oamenii de știință care au scris un articol despre descoperirea din revista Nature spun că este cea mai timpurie descoperire a oxigenului pe scara vârstei Universului. Mai mult, galaxia descoperită de cercetători a devenit cea mai îndepărtată galaxie cu o distanță determinată în mod fiabil. Modelele arată că primele stele au început să se formeze în ea cu peste 13,5 miliarde de ani în urmă.
După Big Bang, în Univers s-au desfășurat procese complexe - s-au născut primele quark-uri, hadroni și alte particule subatomice, iar după acestea au apărut primii atomi, care au devenit parte a materiei stelare primare. Când a avut loc recombinarea cu hidrogen și universul a început să se răcească, acesta s-a cufundat în „veacurile întunecate”. În acea perioadă, primele stele nu erau încă aprinse și nu s-au născut cvasari - nuclei galactici activi cu o gaură neagră supermasivă în interior. Această epocă s-a încheiat cu „zorii cosmice” - apariția galaxiilor antice pe care le înregistrăm astăzi. Căutarea lor este importantă pentru a determina modul în care a avut loc evoluția Universului și a elementelor chimice de bază.
O echipă internațională de astronomi condusă de Takuya Hashimoto de la Universitatea Sanyo din Osaka a observat galaxia foarte îndepărtată MACS1149-JD1 cu telescopul ALMA și a descoperit o strălucire foarte slabă a oxigenului ionizat. Datorită extinderii Universului, lungimea de undă a radiației inițial infraroșii a crescut de peste zece ori în timpul deplasării sale în spațiu. Redshift-ul sursei a indicat că semnalul înregistrat de oamenii de știință a fost emis cu 13,3 miliarde de ani în urmă, sau la doar 500 de milioane de ani după Big Bang. Aceasta este cea mai lungă distanță înregistrată vreodată pentru oxigen, iar prezența sa indică faptul că generațiile anterioare de stele trebuie să existe și în această galaxie.
În plus față de emisiile de oxigen înregistrate la ALMA, cercetătorii au observat, de asemenea, emisiile mai reduse de hidrogen cu VLT. Distanța la galaxie determinată din aceste observații este în concordanță cu cea obținută de pe linia de oxigen. Astfel, MACS1149-JD1 se dovedește a fi cea mai îndepărtată galaxie cu o distanță de încredere determinată și cea mai îndepărtată galaxie observată vreodată pe ALMA sau VLT.
Prima imagine mărită arată ce galaxie MACS1149-JD1 a fost văzută de VLT-ul ESO; al doilea este modul în care Telescopul spațial Hubble a văzut această galaxie. Contururile albe arată zonele de oxigen ionizat văzute de telescopul ALMA.
„Vedem această galaxie într-o epocă în care universul avea doar 500 de milioane de ani - și se dovedește că la acel moment era deja locuit de stele mature”, explică Nicolas Laporte, al doilea autor al articolului.
„Putem folosi această galaxie pentru a sonda o perioadă anterioară, complet necunoscută din istoria spațiului.”
De ceva timp după Big Bang, nu a existat oxigen în Univers: a apărut ca urmare a proceselor de fuziune în intestinele primelor stele și apoi, când au avut loc explozii de supernova, a fost împrăștiat în spațiu. Înregistrarea oxigenului în MACS1149-JD1 arată că la doar 500 de milioane de ani de la începutul universului, aceste generații timpurii de stele s-au format deja și au reușit să producă suficient oxigen. Pentru a afla când au început să apară primele lumini, cercetătorii au reconstruit istoria timpurie a MACS1149-JD1 din datele infraroșii obținute de telescoapele Hubble și Spitzer. S-a dovedit că luminozitatea observată a galaxiei este bine explicată de un model în care începutul formării stelelor datează dintr-o epocă la numai 250 de milioane de ani după Big Bang. Mai mult, astăzi se credecă „vârstele întunecate” au venit la 377 de milioane de ani de la nașterea Universului - adică trebuie să presupunem că MACS1149-JD1 a început să se formeze în era recombinării.
Video promotional:
Astfel, MACS1149-JD1 îi face pe oamenii de știință să se întrebe când au apărut primele galaxii. Vârsta obiectului pe care l-au descoperit indică faptul că acestea au existat cu mult înainte de epoca în care suntem acum capabili să le înregistrăm.
În trecut, cel mai îndepărtat oxigen a fost găsit într-o galaxie care s-a născut la 700 de milioane de ani după Big Bang. Cantitatea sa, conform estimărilor cercetătorilor, s-a dovedit a fi de aproximativ zece ori mai mică decât cantitatea observată de oxigen la Soare.
Nikolay Khizhnyak
