Två olika team av astronomer har upptäckt syre i den mest avlägsna kända galaxen, JADES-GS-z14-0. Denna banbrytande upptäckt får astronomer att ompröva hur snabbt galaxer bildades i det tidiga universum.
– Det är en fantastisk upptäckt som gjorts av två oberoende team som båda utforskar gränserna för teleskopen ALMA (Atacama Large Millimeter Array) och James Webb Space Telescope. Den här galaxen är både mycket ljusstark och mycket avlägsen, och därför tror jag att just denna galax kommer att ligga till grund för vår nya förståelse av galaxbildningens allra tidigaste början – fram tills efterföljaren till James Webb kommer, säger Tom Bakx, post doc vid Chalmers och medlem i ett av de två forskningsteamen.
Upptäckt av rymdteleskopet James Webb (JWST) förra året är JADES-GS-z14-0 den mest avlägsna bekräftade galax som någonsin hittats: den ligger så långt bort att dess ljus har tagit 13,4 miljarder år att nå oss. Det innebär att vi ser galaxen som den såg ut när universum var mindre än 300 miljoner år gammalt – ungefär 2 % av dess nuvarande ålder. Den nya syreupptäckten med ALMA, jätteteleskopet i Chiles Atacamaöken, tyder på att galaxen är mycket mer kemiskt utvecklad än forskarna tidigare trott.
Galaxer börjar vanligtvis sina liv fulla av unga stjärnor, som till största delen består av lätta grundämnen som väte och helium. När stjärnor utvecklas bildar de tyngre grundämnen som syre, som sprids ut i galaxen när stjärnorna dör. Tidigare har forskare trott att universum vid 300 miljoner års ålder fortfarande var för ungt för att rymma galaxer med så mycket tunga grundämnen. Men de två ALMA-studierna visar att JADES-GS-z14-0 innehåller ungefär tio gånger mer tunga grundämnen än väntat. Resultaten tyder på att galaxen har bildats mycket snabbt – och utvecklas snabbt – vilket stärker den växande bilden av att galaxbildning går betydligt snabbare än man tidigare trott.
– Jag blev förbluffad av de oväntade resultaten, eftersom de öppnade en ny syn på galaxernas första utvecklingsfaser. Att se bevis på att en galax redan är mogen i det unga universum väcker nya frågor om när och hur galaxer egentligen bildades, säger Stefano Carniani vid Scuola Normale Superiore i Pisa, Italien, och huvudförfattare till artikeln The eventful life of a luminous galaxy at z=14 som nu accepterats för publicering i Astronomy & Astrophysics.
Upptäckten av syre har också gjort det möjligt för astronomer att mäta avståndet till JADES-GS-z14-0 med mycket större precision. Det visar på synergieffekterna av att använda både ALMA och JWST när det gäller att avslöja hur de första galaxerna bildades och utvecklades. Men galaxen rymmer ännu fler fascinerande mysterier – till exempel förekomsten av kosmiskt damm.
– Jag är väldigt intresserad av just den aspekten, särskilt eftersom vi också ser starka emissionslinjer som tyder på att ingredienserna för att bilda damm sannolikt finns i hela galaxen. Vi arbetar nu med att testa olika bildningsmekanismer. Tillsammans med kemister på Chalmers använder vi just den här galaxen som en testplattform, tillägger Tom Bakx vid Chalmers.
Mer info:
Läs mer om upptäckten och se högupplösta bilder i European Southern Observatorys pressrelease: Oxygen discovered in most distant known galaxy.
Du kan också se det här avsnittet av europeiska rymdorganisationens ESO:s Youtube-serie Chasing Starlight förklaras bakgrunden till upptäckten av syre i galaxen och hur det förändrar vår tidigare kunskap om förhållandena i det tidiga universum.
Om spektra och emissionlinjer:
Spektra och emissionslinjer inom astronomi handlar om det ljus som ett objekt i rymden sänder ut vid specifika våglängder. Genom att dela upp ljuset i ett spektrum – ungefär som ett prisma som skapar en regnbåge – kan man se tydliga "linjer" som avslöjar vilka ämnen som finns i objektet. Varje grundämne, till exempel syre, har sitt eget unika mönster av emissionslinjer, vilket gör att forskarna kan identifiera det på miljarder ljusårs avstånd. Läs mer om emissionlinjer på Nasas webbplats.
Kontakt
- Postdoc, Astronomi och plasmafysik, Rymd-, geo- och miljövetenskap