Galaktyka młodego wszechświata

To jedno z tych odkryć, które zamiast przynieść odpowiedzi, rodzi kolejne zagadki. Zespół Stevena Finkelsteina z Uniwersytetu Teksasu w Austin wybrał 43 kandydatki do miana najstarszej – i najbardziej odległej – galaktyki. I udało im się zaobserwować jedną – i tylko jedną. Ale za to zaskakującą.

Aktywna ponad miarę

Galaktyka o niezbyt atrakcyjnej nazwie z8_GND 5296 powstała mniej więcej 700 mln lat po Wielkim Wybuchu. Już to samo jest zaskakujące, bowiem to okres, w którym gwiazdy i galaktyki dopiero zaczynały się formować. Dla porównania – wiek całego wszechświata szacowany jest obecnie na nieco ponad 13,8 miliarda lat. Obiekt z8_GND_5296 pochodzi zatem z wczesnego dzieciństwa wszechświata.

Dotąd znany był tylko jeden starszy obiekt. Jak przypomina Dominik Riechers z Cornell University na łamach dzisiejszego wydania magazynu „Nature", wcześniej udało się zaobserwować wybuch masywnej gwiazdy. Starszej o jakieś 70 mln lat.

To nie wszystko. Ta starożytna galaktyka jest dość niezwykła. Zespół Finkelsteina sądzi, że gwiazdy powstawały w niej w tempie przekraczającym setki razy tempo formowania się nowych gwiazd w naszej Drodze Mlecznej. Dlaczego? Tego naukowcy nie wiedzą.

Nie mają też pojęcia, dlaczego na 43 wytypowane galaktyki sędziwy wiek udało się potwierdzić tylko u jednej. Wytłumaczenia są dwa – albo nasze obliczenia są błędne, albo aparatura nie pozwala na zarejestrowanie tak słabego promieniowania.

W stronę czerwieni

W jaki sposób można ocenić, jak bardzo stara jest obserwowana galaktyka? W astronomii wykorzystuje się do tego efekt tzw. przesunięcia ku czerwieni – zjawiska polegającego na tym, że widmo promieniowania elektromagnetycznego obserwowanych obiektów jest przesunięte w stronę większych długości fali tym bardziej, im bardziej obiekt jest oddalony od Ziemi. A że najdłuższe fale światła widzialnego mają kolor czerwony, przyjęło się określenie: przesunięcie ku czerwieni, choć współczesne techniki mają niewiele wspólnego ze światłem widzialnym.

A zatem im bardziej odległy, starszy obiekt, tym obserwowane przesunięcie ku czerwieni większe. Wystarczy zatem porównać linie widmowe jakiegoś pierwiastka w laboratorium (np. wodoru) ze światłem gwiazdy. Dotąd udało się potwierdzić zaledwie kilka obiektów o przesunięciu ku czerwieni większym niż siedem – podkreślają badacze w „Nature". Zespół Finkelsteina zarejestrował 7,51.

Udało się to dzięki wcześniejszym obserwacjom orbitalnego teleskopu Hubble'a, a następnie precyzyjnym pomiarom prowadzonym przez kamerę MOSFIRE w Keck Observatory na Hawajach.

Ale astrofizycy zaobserwowali coś jeszcze. Widma tak wczesnych galaktyk świadczą o tym, że prawdopodobnie znajdowały się w nich pierwiastki inne niż hel i wodór. To głównie z nich składają się gwiazdy. Dlaczego obecność pyłu i cięższych pierwiastków jest tak zaskakująca? Bo tlen, węgiel czy azot musiały powstać w sercach gwiazd wcześniejszej generacji, a następnie zostać wyrzucone na zewnątrz w kosmicznej eksplozji.

Według naszej wiedzy pierwsze gwiazdy i galaktyki zaczęły się formować ok. 400 mln lat po Wielkim Wybuchu. Jeżeli obserwacje Finkelsteina są poprawne, już w tym czasie rodziły się i umierały gwiazdy, dostarczając budulca kolejnym pokoleniom.

Bez techniki ani rusz

Naukowcy spodziewają się, że dopiero wystrzelenie teleskopu nowej generacji – Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba pozwoli przeprowadzić dokładniejsze obserwacje. Ale to urządzenie ma szanse polecieć na orbitę dopiero w 2018 roku.