Ένας γαλαξίας που παρατηρήθηκε όπως ήταν πριν από 13 δισεκατομμύρια χρόνια έχει μόλις το 1/240 της περιεκτικότητας του Ήλιου σε οξυγόνο προσφέροντας μια σπάνια ματιά στο πώς μπορεί να έμοιαζαν οι πρόγονοι των πιο αμυδρών γαλαξιών που βρίσκονται κοντά στο δικό μας γαλαξία.
Μερικοί από τους πιο αμυδρούς γαλαξίες κοντά στον γαλαξία μας ενδέχεται να είναι επιζώντες από τα πρώτα κεφάλαια της κοσμικής ιστορίας. Τα αρχαία άστρα τους διατηρούν στοιχεία για τον τρόπο με τον οποίο σχηματίστηκαν οι γαλαξίες ωστόσο οι αστρονόμοι δυσκολεύονταν να συνδέσουν αυτά τα κοντινά απομεινάρια με τους μικρούς, πρωτόγονους γαλαξίες που υπήρχαν πριν από πολλά δισεκατομμύρια χρόνια.
Μια διεθνής ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον αναπληρωτή καθηγητή Κιμιχίκο Νακατζίμα από το Πανεπιστήμιο της Καναζάουα εντόπισε τώρα μια πιθανή σύνδεση. Ένας μικροσκοπικός γαλαξίας με την ονομασία LAP1-B που υπήρχε πριν από 13 δισ. έτη καταγράφηκε από το διαστημικό τηλεσκόπιο James και όπως διαπιστώθηκε περιέχει εξαιρετικά μικρή ποσότητα οξυγόνου διαθέτοντας χαρακτηριστικά παρόμοια με αυτά πανάρχαιων γαλαξιών που βρίσκονται κοντά στον γαλαξία μας.
Τα χημικά στοιχεία μάς μεταφέρουν σε μια εποχή κατά την οποία το Σύμπαν μόλις άρχιζε να αποκτά τα στοιχεία που γνωρίζουμε σήμερα. Από το μυστηριώδες φαινόμενο που ονομάστηκε Μεγάλη Έκρηξη δημιουργήθηκε το Σύμπαν που στα πρώτα του στάδια ύπαρξης αποτελούνταν κυρίως από υδρογόνο και ήλιο. Τα βαρύτερα στοιχεία, μεταξύ των οποίων ο άνθρακας και το οξυγόνο που είναι απαραίτητα για τη ζωή, δημιουργήθηκαν αργότερα στο εσωτερικό των πρώτων γενεών άστρων και άρχισαν σταδιακά να απελευθερώνονται στο Διάστημα καθώς οι πρώτες γενιές άστρων αυτοκαστρέφονταν.
Ένας γαλαξίας με σχεδόν μηδενική ποσότητα οξυγόνου
Οι αστρονόμοι επιθυμούσαν εδώ και καιρό να μελετήσουν γαλαξίες αυτής της πρώιμης περιόδου προκειμένου να κατανοήσουν πώς συσσωρεύτηκαν αρχικά αυτά τα στοιχεία. Η δυσκολία είναι ότι τέτοιοι γαλαξίες είναι εξαιρετικά μικροί και αμυδροί γεγονός που καθιστά δύσκολη τη μέτρηση της χημικής τους σύστασης ακόμη και με τη χρήση ισχυρών τηλεσκοπίων.
Ο LAP1-B έγινε προσιτός στους επιστήμονες χάρη στον βαρυτικό εστιασμό ένα φαινόμενο κατά το οποίο η βαρύτητα ενός ογκώδους αντικειμένου κάμπτει και μεγεθύνει το φως που προέρχεται από κάτι που βρίσκεται πιο μακριά. Στην προκειμένη περίπτωση ένα τεράστιο σμήνος γαλαξιών ενίσχυσε τη φωτεινότητα του μακρινού γαλαξία κατά περίπου 100 φορές επιτρέποντας στους ερευνητές να εξετάσουν ένα αντικείμενο που διαφορετικά θα ήταν εξαιρετικά δύσκολο να μελετηθεί.
Αξιοποιώντας προηγούμενες ανιχνεύσεις η ομάδα παρατήρησε τον LAP1-B για περισσότερες από 30 ώρες χρησιμοποιώντας το James Webb. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τη φασματοσκοπία, μια τεχνική που αναλύει το φως για να εντοπίσει τα χημικά στοιχεία που υπάρχουν σε ένα μακρινό αντικείμενο.
Οι παρατηρήσεις αποκάλυψαν ότι η περιεκτικότητα σε οξυγόνο είναι μόλις το 1/240 εκείνης του Ήλιου, ένα ιστορικά χαμηλό επίπεδο που κατατάσσει τον LAP1-B ανάμεσα στους γαλαξίες με την πιο πρωτόγονη χημική σύσταση που έχουν χαρακτηριστεί ποτέ.
«Ενθουσιάστηκα αμέσως όταν είδα στα δεδομένα την εξαιρετικά χαμηλή ποσότητα οξυγόνου. Είναι εκπληκτικό να εντοπίζουμε έναν γαλαξία σε τόσο πρωτόγονη κατάσταση. Πρόκειται για μια χημική υπογραφή που δείχνει ξεκάθαρα ότι έχουμε μπροστά μας έναν αρχέγονο γαλαξία, τον οποίο παρατηρούμε σε μια στιγμή λίγο μετά τον σχηματισμό του» λέει ο Νακατζίμα.
Οι ερευνητές εντόπισαν επίσης μια ασυνήθιστα υψηλή αναλογία άνθρακα προς οξυγόνο. Αυτή η διαφορά έχει σημασία, καθώς οι σχετικές ποσότητες διαφορετικών στοιχείων μπορούν να αποκαλύψουν τον τρόπο με τον οποίο ένας γαλαξίας απέκτησε τα χημικά συστατικά του. Στον LAP1-B η αυξημένη αναλογία άνθρακα προς οξυγόνο συμφωνεί σε μεγάλο βαθμό με τις θεωρητικές προβλέψεις για την ύλη που διασκορπίστηκε στο Διάστημα από τις εκρήξεις των άστρων πρώτης γενιάς του Σύμπαντος.
Συνολικά αυτές οι μετρήσεις υποδηλώνουν ότι ο LAP1-B παρατηρήθηκε σε ένα εξαιρετικά πρώιμο στάδιο χημικού εμπλουτισμού, όταν τα προϊόντα των πρώτων άστρων άρχιζαν να συσσωρεύονται στο αέριο του.
«Συνήθως λειτουργούμε σαν “κοσμικοί αρχαιολόγοι”, προσπαθώντας να μαντέψουμε το παρελθόν εξετάζοντας αρχαία άστρα στη δική μας κοσμική γειτονιά. Τώρα, όμως, μπορούμε να αναλύσουμε απευθείας το αέριο από την ίδια την αρχική σκηνή, όπως ήταν πριν από 13 δισεκατομμύρια χρόνια. Γινόμαστε μάρτυρες της στιγμής κατά την οποία ένας γαλαξίας απέκτησε για πρώτη φορά τα χημικά δομικά συστατικά που δημιούργησαν τα αρχαιότερα άστρα του Σύμπαντος» εξηγεί ο Νακατζίμα.
Ένας πιθανός πρόγονος των κοσμικών απολιθωμάτων
Το εξαιρετικά μικρό μέγεθος του γαλαξία προσφέρει ένα ακόμη στοιχείο για την προέλευσή του. Η ομάδα εκτιμά ότι η συνολική μάζα των άστρων του LAP1-B είναι μικρότερη από 3,300 ηλιακές μάζες και ότι ο γαλαξίας συνδέεται με μια άλω που κυριαρχείται από τη σκοτεινή ύλη, το αόρατο υλικό που θεωρείται ότι αποτελεί μεγάλο μέρος της μάζας των γαλαξιών.
Αυτά τα χαρακτηριστικά θυμίζουν μια κατηγορία κοντινών αντικειμένων που ονομάζονται υπεραμυδροί νάνοι γαλαξίες (UFDs). Αυτοί οι εξαιρετικά αμυδροί γαλαξίες περιέχουν αρχαία άστρα και σχετικά μικρές ποσότητες βαρέων στοιχείων, γεγονός που έχει οδηγήσει τους αστρονόμους στην υποψία ότι διατηρούν συνθήκες που επικρατούσαν στις πρώτες περιόδους σχηματισμού γαλαξιών στο Σύμπαν.
«Οι UFD δεν είναι απλώς οι πιο αμυδροί γαλαξίες· αποτελούνται από αρχαία άστρα ηλικίας άνω των 12 δισεκατομμυρίων ετών και συχνά περιγράφονται ως “απολιθώματα’’ του Σύμπαντος. Οι αστρονόμοι υποψιάζονταν ότι ενδέχεται να είναι τα απομεινάρια των πρώτων γαλαξιών του Σύμπαντος, επειδή δεν περιέχουν βαριά στοιχεία. Ωστόσο,δεν είχαν ποτέ εντοπίσει μια άμεση σύνδεση μέχρι την ανακάλυψη του LAP1-B» εξηγεί ο καθηγητής Μασάμι Ούτσι από το Πανεπιστήμιο του Τόκιο, μέλος της ερευνητικής ομάδας.
Ο LAP1-B προσφέρει μια σπάνια ευκαιρία να εξετάσουμε πώς έμοιαζε στην πραγματικότητα, πριν από δισεκατομμύρια χρόνια, ένας πιθανός πρόγονος αυτών των κοντινών γαλαξιών. Η χαμηλή περιεκτικότητά του σε οξυγόνο, η ασυνήθιστη αναλογία άνθρακα προς οξυγόνο και η δομή του, στην οποία κυριαρχεί η σκοτεινή ύλη, συνάδουν με την άποψη ότι οι σημερινοί υπεραμυδροί νάνοι γαλαξίες προέρχονται από μικρά συστήματα που σχηματίστηκαν σε πολύ πρώιμο στάδιο της κοσμικής ιστορίας.
«Αποτελεί μια βαθιά έκπληξη το γεγονός ότι ο LAP1-B μοιάζει ακριβώς με τον “πρόγονο” που μέχρι τώρα μπορούσαμε μόνο να φανταζόμαστε μέσα από τις θεωρίες μας. Αυτό μας βοηθά να λύσουμε το μυστήριο του γιατί αυτά τα κοσμικά απολιθώματα έχουν διατηρηθεί μέχρι σήμερα στη σημερινή τους μορφή» λέει ο Ούτσι.
Η αναζήτηση ακόμη αρχαιότερων γαλαξιών
Παρότι τα ευρήματα προσφέρουν μια πειστική σύνδεση ανάμεσα στους πρώιμους γαλαξίες και τα κοντινά κοσμικά απολιθώματα, ο LAP1-B αποτελεί μόνο ένα παράδειγμα. Η εξέταση περισσότερων αντικειμένων με εξίσου πρωτόγονη χημική σύσταση θα μπορούσε να βοηθήσει τους ερευνητές να προσδιορίσουν πόσο συνηθισμένα ήταν αυτά τα πρώιμα συστήματα και πώς εξελίχθηκαν στους γαλαξίες που παρατηρούμε σήμερα.
Η ομάδα σχεδιάζει να συνεχίσει να χρησιμοποιεί το James Webb για την αναζήτηση ακόμη περισσότερων γαλαξιών με πρωτόγονη χημική σύσταση έχοντας ως απώτερο στόχο να εντοπίσει μερικούς από τους πρώτους γαλαξίες που σχηματίστηκαν ποτέ. Τέτοιες παρατηρήσεις θα μπορούσαν να βοηθήσουν στον προσδιορισμό του πότε τα πρώτα άστρα άρχισαν να παράγουν βαρύτερα στοιχεία και του τρόπου με τον οποίο αυτά τα υλικά διασκορπίστηκαν στο νεαρό Σύμπαν.
Ο αναπληρωτής καθηγητής Νακατζίμα καταλήγει: «Ελπίζουμε ότι αυτή η ανακάλυψη θα αποτελέσει ένα ιστορικό βήμα στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα στοιχεία που συνθέτουν το ίδιο μας το σώμα δημιουργήθηκαν για πρώτη φορά και συσσωρεύτηκαν σε ολόκληρο το Σύμπαν».
Naftemporiki.gr
Για να εμφανίζονται περισσότερα άρθρα της Ναυτεμπορικής στις αναζητήσεις σας εύκολα και γρήγορα, πρέπει να προσθέσετε το site στις προτιμώμενες πηγές σας. Μπορείτε να το κάνετε πηγαίνοντας εδώ.
