Το JWST εντοπίζει μερικούς από τους πιο μακρινούς γαλαξίες που έχουν παρατηρηθεί ποτέ

Με το νέο διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST),  αστρονόμοι εντόπισαν δύο από τους μακρινότερους γαλαξίες που έχουν παρατηρηθεί ως τώρα.  Πρώτο-παρουσιάστηκαν σε διαδικτυακές αναρτήσεις τις εβδομάδες μετά την έναρξη των επιστημονικών εργασιών του τηλεσκοπίου τον Ιούλιο. Αφού πέρασαν εκτενή έλεγχο και επαναξιολόγηση από την επικαιροποιημένη βαθμονόμηση του τηλεσκοπίου, πλέον αποτελούν κάποια απ’ τα πρώτα ευρήματα του JWST για το πρώιμο Σύμπαν που δημοσιεύονται σε περιοδικό με κριτές.

Αν οι αρχικές εκτιμήσεις για αποστάσεις αυτών των γαλαξιών (που προκύπτουν από μέθοδο Doppler του φωτός που λαμβάνουμε από αυτούς) είναι ακριβείς, οι γαλαξίες αυτοί φαίνονται όπως ακριβώς ήταν 350 έως 450 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη – δηλ. περίπου στο 3% της ηλικίας του Σύμπαντος!! Οι παρατηρήσεις αυτές δείχνουν ότι οι γαλαξίες σχηματίστηκαν και εξελίχθηκαν νωρίτερα στην ιστορία του Σύμπαντος απ’ ότι οι αστρονόμοι ήταν σε θέση να ανιχνεύσουν μέχρι τώρα. Ο επιστήμονες εξετάζουν ευρύτερα τι αποκαλύπτει το Webb για τον σχηματισμό των πρώτων γαλαξιών, καθώς διαπιστώνεται ότι σε παρόμοιες αποστάσεις υπάρχουν πολύ περισσότεροι λαμπροί γαλαξίες από ό,τι είχε προβλέψει η θεωρία. ‘Ήταν μια μικρή έκπληξη το γεγονός ότι μπορούν να υπάρχουν τόσοι πολλοί γαλαξίες που σχηματίστηκαν τόσο νωρίς, είπε η Jeyhan Kartaltepe, αστρονόμος στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας του Ρότσεστερ στη Νέα Υόρκη.

Όπως και πολλοί άλλοι μακρινοί γαλαξίες που εντοπίστηκαν από αυτό το τηλεσκόπιο, οι δύο πιο μακρινοί υποψήφιοι εμφανίζονται μικροί και λαμπροί, γεγονός που υποδηλώνει ότι πρόκειται για συμπαγή αντικείμενα σε σχήμα δίσκου. Οι εικόνες τους υποδηλώνουν ότι οι πρώιμοι γαλαξίες είχαν ήδη αναπτύξει καλά οργανωμένες δομές από πολλά άστρα, αντί να είναι παραμορφωμένοι και αχνοί, όπως έδειχναν προγενέστερες μελέτες με το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble.

Μια ματιά στους γαλαξίες του πρώιμου Σύμπαντος

Το αποτέλεσμα αυτό αποτελεί πρόκληση για τις αντιλήψεις σχετικά με το πώς σχηματίστηκαν οι γαλαξίες στις αρχές του Σύμπαντος και πιθανώς οδηγήσει στην επανασυγγραφή βιβλίων αναφορικά με την παρατηρησιακή κοσμολογία. Η σύγχρονη αντίληψη ότι οι γαλαξίες συγκροτούνται μέσω συγχωνεύσεων σημαίνει ότι θα περιμέναμε να βρούμε πολλούς ακανόνιστους γαλαξίες και λίγους δισκοειδείς. Ωστόσο, οι τελευταίες μελέτες δεδομένων του JWST δείχνουν ότι  γαλαξίες με δίσκους (όπως ο Γαλαξίας μας) υπάρχουν για περισσότερα από 10 δισεκατομμύρια χρόνια, κάτι που φαινομενικά αναιρεί τις παλιές μας θεωρίες. Θα μπορούσαν οι ‘μετατροπές΄ γαλαξιών να συμβαίνουν εξαιρετικά νωρίς στο Σύμπαν, σχηματίζοντας γρήγορα δίσκους, και οι δίσκοι αυτοί να επιβιώνουν μέχρι σήμερα. Εναλλακτικά, θα μπορούσαν οι συγχωνεύσεις γαλαξιών να είναι απλώς λιγότερο πιθανό να καταστρέψουν τις δισκοειδείς δομές απ’ ό,τι θεωρούσαμε ως τώρα. Όποια και αν είναι η περίπτωση, δείχνει ότι ίσως χρειαστεί να βελτιώσουμε τις τρέχουσες θεωρητικές ιδέες για το πώς οι γαλαξίες συγκροτούνται και εξελίσσονται μέσω συγχωνεύσεων, που είναι μία από τις βασικές προβλέψεις του ευρέως αποδεκτού μοντέλου μας για το Σύμπαν.

Ένας αγώνας για το ρεκόρ

Οι αστρονόμοι χαρακτηρίζουν την απόσταση των γαλαξιών με μία ποσότητα που συνδέεται με την απόσταση για το εκάστοτε κοσμολογικό μοντέλο, κι είναι γνωστή ως “ερυθρομετατόπιση”: ποσοτικοποιεί πόσο έχει μετατοπιστεί το φως ενός γαλαξία προς τα ερυθρότερα μήκη κύματος. Όσο μεγαλύτερη είναι η μετατόπιση προς το ερυθρό, τόσο πιο μακρινός είναι ο γαλαξίας. Το JWST μελετά το Σύμπαν σε υπέρυθρα μήκη κύματος οπότε μπορεί να ανιχνεύσει φως από μακρινούς γαλαξίες που έχει μετατοπιστεί από το ορατό μέχρι το υπέρυθρο. 

Ένας από τους υποψήφιους απομακρυσμένους γαλαξίες που δημοσιεύτηκαν τώρα στο Nature έχει ερυθρομετατόπιση 10,4 ή 10,6, και ο δεύτερος έχει ερυθρομετατόπιση 12,2 ή 12,4. Ο τελευταίος σπάει το προηγούμενο ρεκόρ: ένας γαλαξίας με ερυθρά μετατόπιση γύρω στο 11, που είχε εντοπιστεί από το Hubble. Πολλοί άλλοι υποψήφιοι μακρινοί γαλαξίες από το JWST εξακολουθούν να περνούν από τη διαδικασία αξιολόγησης. Κάποιοι από αυτούς θα μπορούσαν να ξεπεράσουν το νέο ρεκόρ που κατέχει στη μετατόπιση ερυθρού 12,4 ενώ τουλάχιστον ένας έχει ήδη επιβεβαιωθεί φασματοσκοπικά στο 9,76. Αναμένεται από εδώ και στο εξής τα ρεκόρ να αναθεωρούνται πολύ συχνά και να μας δώσουν μια συναρπαστική ματιά στα πιθανά μυστικά που έχει το πρώιμο σύμπαν.

Πηγή:

https://www.nature.com/articles/d41586-022-03751-z

Μ. Κουράκου (Μεταπτυχιακός φοιτητής Τμήματος Φυσικής, ΕΚΠΑ)

Γ. Καλλιμάνης (Μεταπτυχιακός φοιτητής Τμήματος Φυσικής, ΕΚΠΑ)

Κ. Δασύρα (Επίκουρη Καθηγήτρια Παρατηρησιακής Αστροφυσικής, ΕΚΠΑ)