Az Univerzum fiatal korát vizsgáló James Webb-űrtávcső infravörös kamerái egy különös galaxisra bukkantak, amelyben a csillagközi gáz túlragyogja a csillagok fényességét. A galaxis a GS-NDG-9422 (9422) nevet viseli, és az egymilliárd éves Univerzumban keletkezett. Vizsgálatával a kutatóknak talán sikerült megtalálniuk a galaxisfejlődés történetének hiányzó láncszemét, amely megmutatja, hogy pontosan mi is történt az első csillagok keletkezése, és a ma ismert galaxisok struktúrájának és csillagtartalmának kialakulása között.
A kutatást vezető Alex Cameron elmondása alapján a James Webb-űrtávcsövet az Univerzum különleges, ezelőtt ismeretlen jelenségeinek felfedezésére és vizsgálatára hozták létre, az említett távoli galaxis pedig egy az ilyen megdöbbentő felfedezések közül.
A galaxis spektrumának jellegzetességeit Cameron kutatócsoportja igyekezett elméleti modellekkel is összevetni, amelynek során arra a következtetésre jutottak, hogy a GS-NDG-9422 kozmikus gázfelhői azért látszanak olyan fényesnek, mert megvilágítják őket a galaxisban keletkezett, nagyon forró, nagy tömegű csillagok. Az számítógépes modellek tehát képesek voltak magyarázatot adni a James Webb-űrtávcső által látottakra.
Mindezek mellett az is kiderült, hogy a galaxis csillagai valószínűleg sokkal forróbbak, és sokkal nagyobb tömegűek, mint azok a csillagok, amelyeket a lokális Univerzumban látunk, így tehát világegyetemünk a fiatal korában teljesen más környezetet biztosított a benne lévő csillagoknak, mint a mostani. A lokális Univerzum forró csillagai körülbelül 40-50 ezer K hőmérsékletűek, a GS-NDG-9422 galaxisban talált csillagok azonban ennél jóval forróbbak, 80 ezer K-esek lehetnek.
A modellek alapján a vizsgált távoli galaxis épp egy rövid időn át tartó, ámde igen intenzív csillagkeletkezési folyamaton megy keresztül, amelynek során a galaxisban megtalálható, nagy mennyiségű csillagközi gázból fiatal, nagy tömegű csillagok alakulnak ki. Ezek az újonnan kialakuló csillagok pedig minden elképzelést felülmúló mennyiségű fotont bocsátanak ki, amellyel megvilágítják a körülöttük lévő anyagot.
Ez a felfedezés kifejezetten érdekes és meglepő, ugyanis az elméletek szerint csak az Univerzum legelső csillagai, az úgynevezett III. populációs csillagok képesek arra, hogy túlragyogják az őket körülvevő csillagközi anyagot. Ezek a csillagok általában az Univerzum kialakulásakor is jelenlévő, könnyű elemekből, például hidrogénből és héliumból állnak, és nem tartalmaznak nehezebb elemeket. A III. populációs csillagok szupernóva-robbanással befejezett élete során jöttek létre a nehezebb elemek, amelyekből később kialakulhattak az első csillagoktól valamelyest eltérő kémiai összetételű II. populációs csillagok, majd ezek halálával a csillagközi tér még több nehéz elemmel való dúsulása után létrejöttek az I. populációs csillagok is. Megjegyzendő, hogy mindmáig nem sikerült III. populációs csillagokat észlelni, így létezésük egyelőre elméleti szintűnek tekintendő.
Az újonnan készült James Webb-felvételeken sem látunk III. populációs csillagokat, hiszen a galaxis spektrumában fellelhetőek a nehezebb elemekre utaló vonalak is. Az viszont bizonyos, hogy az ott található, különleges csillagok mások, mint a lokális Univerzum csillagai, és így vizsgálatuk segíthet megérteni azt, hogy a galaxisok csillagtartalma hogyan alakult át az első csillagok kialakulása óta.
Jelenleg a GS-NDG-9422 galaxis egyedüli példaként szolgál a galaxisfejlődés ezen lépcsőfokára, és ennek megfelelően rengeteg a vele kapcsolatos, megválaszolatlan kérdés. Vajon a többi hasonló korú galaxis is olyan csillagokat tartalmazott, mint a GS-NDG-9422, vagy a vizsgált galaxis különlegesnek számít? Mi mindent tudhatunk meg vizsgálatával a galaxisfejlődés még korábbi időszakairól?
A csillagászok jelenleg, és a későbbiekben is intenzíven kutatják majd a James Webb-űrtávcső használatával a fiatal Univerzumot, hogy még több, a GS-NDG-9422-höz hasonló galaxisra bukkanjanak, és választ adhassanak ezekre a kérdésekre. A jövő tehát még több, ehhez hasonlóan elképesztő felfedezéssel kecsegtet.
Az itt bemutatott eredményekről szóló tanulmány az MNRAS című szaklapban jelent meg.
A cikk forrása: https://webbtelescope.org/contents/news-releases/2024/news-2024-133
