Kauhassa MACS1149-JD1-galaksissa, joka sijaitsee 13,28 miljardin valovuoden päässä, tähtitieteilijät ovat löytäneet happea, joka heidän mielestään voisi esiintyä siellä vain 500 miljoonaa vuotta Ison räjähdyksen jälkeen. Tutkijat, jotka kirjoittivat löytöstä artikkelin Nature-lehdessä, sanovat, että se on aikaisin hapen löytö maailmankaikkeuden iässä. Lisäksi tutkijoiden löytämästä galaksista on tullut kaukaisin galaksi, jonka etäisyys on luotettavasti määritetty. Mallit osoittavat, että ensimmäiset tähdet alkoivat muodostua siinä yli 13,5 miljardia vuotta sitten.
Ison räjähdyksen jälkeen maailmankaikkeudessa tapahtui monimutkaisia prosesseja - syntyivät ensimmäiset kvarkit, hadronit ja muut subatomiset hiukkaset, ja niiden jälkeen ilmestyivät ensimmäiset atomit, joista tuli osa primaarista tähtiainesta. Kun vedyn rekombinaatio tapahtui ja maailmankaikkeus alkoi jäähtyä, se sukelsi "pimeisiin aikakausiin". Tuolloin ensimmäisiä tähtiä ei ollut vielä valaistu eikä kvasaareja syntynyt - aktiiviset galaktiset ytimet, joiden sisällä oli supermassiivinen musta aukko. Tämä aikakausi päättyi "kosmiseen kynnykseen" - muinaisten galaksien syntymiseen, jotka rekisteröimme tänään. Heidän etsintänsä on tärkeää, jotta voidaan määrittää, kuinka maailmankaikkeuden ja kemiallisten peruselementtien kehitys tapahtui.
Osakan Sanyo-yliopiston Takuya Hashimoton johtama kansainvälinen tähtitieteilijäryhmä havaitsi ALMA-kaukoputkella erittäin kaukana olevan galaksin MACS1149-JD1 ja havaitsi hyvin heikkoa ionisoituneen hapen hehkua. Universumin laajentumisen vuoksi alun perin infrapunasäteilyn aallonpituus on kasvanut yli kymmenkertaiseksi sen avaruudessa tapahtuvan matkan aikana. Lähteen punainen muutos osoitti, että tutkijoiden tallentama signaali lähetettiin 13,3 miljardia vuotta sitten tai vain 500 miljoonaa vuotta Ison räjähdyksen jälkeen. Tämä on pisin hapelle koskaan kirjattu etäisyys, ja sen läsnäolo osoittaa, että aikaisempien tähtien sukupolvien on oltava myös tässä galaksissa.
ALMAssa havaittujen happipäästöjen lisäksi tutkijat havaitsivat myös heikompia vetypäästöjä VLT: n avulla. Näistä havainnoista määritetty etäisyys galaksiin on yhdenmukainen happilinjasta saadun etäisyyden kanssa. Siksi MACS1149-JD1 osoittautuu kauimmaksi galakseksi, jonka etäisyys on luotettavasti määritetty, ja kaikkein kauimpaan galaksiin, jota koskaan on havaittu ALMA: ssa tai VLT: ssä.
Ensimmäinen suurennettu kuva osoittaa, mikä galaksi MACS1149-JD1 nähtiin ESOn VLT: llä; toinen on kuinka Hubble-avaruusteleskooppi näki tämän galaksin. Valkoiset ääriviivat osoittavat ionisoituneen hapen vyöhykkeet, jotka ALMA-kaukoputki näkee.
"Näemme tämän galaksin aikakaudella, jolloin maailmankaikkeus oli vain 500 miljoonaa vuotta vanha - ja osoittautuu, että tuolloin siellä oli jo kypsät tähdet," kertoo artikkelin toinen kirjoittaja Nicolas Laporte.
"Voimme käyttää tätä galaksia koettaaksesi aikaisemman, täysin tuntemattoman ajanjakson avaruushistoriassa."
Jonkin aikaa suuren räjähdyksen jälkeen universumissa ei ollut happea: se ilmestyi fuusioprosessien tuloksena ensimmäisten tähtien suolistossa ja sitten supernoovan räjähdysten tapahtuessa se hajosi avaruuteen. Hapen rekisteröinti MACS1149-JD1: ssä osoittaa, että vain 500 miljoonaa vuotta maailmankaikkeuden alkamisen jälkeen nämä varhaiset tähdet ovat jo muodostuneet ja onnistuneet tuottamaan tarpeeksi happea. Saadakseen selville, milloin ensimmäiset valaisimet alkoivat ilmestyä, tutkijat rekonstruoivat MACS1149-JD1: n varhaisen historian Hubble- ja Spitzer-kaukoputkien saamista infrapuna-tiedoista. Kävi ilmi, että galaksin havaittu kirkkaus selitetään hyvin mallilla, jossa tähten muodostumisen alku alkaa ajasta vain 250 miljoonaa vuotta Ison räjähdyksen jälkeen. Lisäksi tänään uskotaanettä "pimeät aikakaudet" tulivat 377 miljoonaa vuotta maailmankaikkeuden syntymän jälkeen - toisin sanoen, pitäisi olettaa, että MACS1149-JD1 alkoi muodostua rekombinaation aikakaudella.
Mainosvideo:
Siksi MACS1149-JD1 saa tutkijat ihmettelemään, milloin ensimmäiset galaksit syntyivät. Heidän löytämänsä objektin ikä osoittaa, että esineet olivat olemassa jo kauan ennen aikakautta, jolloin pystymme nyt rekisteröimään ne.
Aikaisemmin kaukaisin happi löytyi galaksista, joka syntyi 700 miljoonaa vuotta suuren räjähdyksen jälkeen. Sen määrä tutkijoiden arvioiden mukaan osoittautui noin kymmenen kertaa pienemmäksi kuin havaittu happea aurinkoa kohti.
Nikolay Khizhnyak