Ova slika prikazuje preciznu lokaciju na noćnom nebu galaksije JADES-GS-z14-0, izuzetno sićušne tačke u sazviježđu Fornax. Od danas, ovo je najudaljenija potvrđena galaksija za koju znamo. Njegovoj svjetlosti je trebalo 13,4 milijarde godina da stigne do nas i pokazuje stanje u svemiru kada je bio star samo 300 miliona godina. Umetak slike prikazuje krupni plan ove primordijalne galaksije kako se vidi pomoću Atacama velikog milimetarskog/submilimetarskog niza ( ALMA ). Umetak je preklopljen na sliku snimljenu NASA/ESA/CSA svemirskim teleskopom James Webb. Kada su dva istraživačka tima proučavala ovu galaksiju sa ALMA-om, kojom upravlja ESO i njeni međunarodni partneri, otkrili su nešto neočekivano: spektar galaksije ukazivao je na prisustvo kiseonika. Ovo je najudaljenija detekcija kiseonika ikada, i prkosi onome što smo znali o formiranju galaksija u ranom svemiru. Prisustvo teških elemenata poput kiseonika sugeriše da su ove rane galaksije evoluirale brže nego što smo mislili. To je kao da nađete adolescenta u kojem biste očekivali samo bebe.  kredit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Carniani et al./S. Schouws et al/JWST: NASA, ESA, CSA, STScI, Brant Robertson (UC Santa Cruz), Ben Johnson (CfA), Sandro Taccella (Cambridge), Phill Cargile (CfA)

Dva različita tima astronoma su otkrila kiseonik u najudaljenijoj poznatoj galaksiji, JADES-GS-z14-0. Otkriće, objavljeno u dvije odvojene studije, omogućeno je zahvaljujući Atacama Large Millimeter/submilimeter Array (ALMA), u kojem je Europska južna opservatorija (ESO) partner. Ovo otkriće koje obara rekord tjera astronome da preispitaju koliko su se brzo formirale galaksije u ranom svemiru.

Otkriven prošle godine , JADES-GS-z14-0 je najudaljenija potvrđena galaksija ikada pronađena: toliko je udaljena da je njenoj svjetlosti trebalo 13,4 milijarde godina da stigne do nas, što znači da je vidimo onakvu kakva je bila kada je Univerzum bio star manje od 300 miliona godina, oko 2% njegove sadašnje starosti. Nova detekcija kiseonika sa ALMA , nizom teleskopa u pustinji Atacama u Čileu, sugeriše da je galaksija mnogo hemijski zrelija nego što se očekivalo.

„ To je kao da nađete adolescenta u kojem biste očekivali samo bebe “, kaže Sander Schouws, doktorant na Leiden opservatoriju u Holandiji i prvi autor studije pod vodstvom Holandije, koja je sada prihvaćena za objavljivanje u The Astrophysical Journal . " Rezultati pokazuju da se galaksija formirala vrlo brzo i brzo sazrijeva, dodajući sve veći broj dokaza da se formiranje galaksija događa mnogo brže nego što se očekivalo ." 

Galaksije obično započinju svoj život pune mladih zvijezda, koje su uglavnom napravljene od lakih elemenata poput vodonika i helijuma. Kako zvijezde evoluiraju, one stvaraju teže elemente poput kisika, koji se raspršuju kroz njihovu galaksiju nakon što umru. Istraživači su mislili da je, sa 300 miliona godina, Univerzum još uvijek premlad da bi imao galaksije zrele s teškim elementima. Međutim, dvije ALMA studije pokazuju da JADES-GS-z14-0 ima oko 10 puta više teških elemenata nego što se očekivalo.

" Bio sam zapanjen neočekivanim rezultatima jer su otvorili novi pogled na prve faze evolucije galaksije ", kaže Stefano Carniani, iz Scuola Normale Superiore iz Pize, Italija, i glavni autor rada koji je sada prihvaćen za objavljivanje u Astronomy & Astrophysics . “ Dokazi da je galaksija već zrela u malom svemiru postavlja pitanja o tome kada i kako su nastale galaksije .”

Detekcija kiseonika je takođe omogućila astronomima da svoja merenja udaljenosti do JADES-GS-z14-0 učine mnogo preciznijim. " ALMA detekcija nudi izuzetno precizno mjerenje udaljenosti galaksije do nesigurnosti od samo 0,005 posto. Ovaj nivo preciznosti - analogno preciznosti unutar 5 cm na udaljenosti od 1 km - pomaže u poboljšanju našeg razumijevanja svojstava daleke galaksije ", dodaje Eleonora Parlanti, autorica doktorske studije Scu Normalsa i doktorica S. Studija  astronomije i astrofizike  [1] .

“ Dok je galaksija prvobitno otkrivena  svemirskim teleskopom James Webb , ALMA je bila potrebna da potvrdi i precizno odredi njenu ogromnu udaljenost ,” [2] kaže vanredni profesor Rychard Bouwens, član tima na opservatoriji Leiden. " Ovo pokazuje nevjerovatnu sinergiju između ALMA-e i JWST-a kako bi se otkrilo formiranje i evolucija prvih galaksija ."

Gergö Popping, ESO astronom iz Evropskog regionalnog centra ALMA koji nije učestvovao u studijama, kaže: "Zaista sam bio iznenađen ovim jasnim otkrivanjem kisika u JADES-GS-z14-0. To sugerira da se galaksije mogu formirati brže nakon Velikog praska nego što se ranije mislilo. Ovaj rezultat pokazuje važnu ulogu koju ALMA igra u uvjetima formiranja našeg prvog svemira."

Bilješke

[1] Astronomi koriste mjerenje poznato kao  crveni pomak za određivanje udaljenosti do ekstremno udaljenih objekata. Prethodna mjerenja su pokazala da je galaksija JADES-GS-z-14-0 bila na crvenom pomaku između oko 14.12 i 14.4. Sa svojim detekcijama kiseonika, oba tima su sada suzila ovo na crveni pomak oko 14.18.

[2] Svemirski teleskop James Webb je zajednički projekat NASA-e, Evropske svemirske agencije (ESA) i Kanadske svemirske agencije (CSA).

Više informacija

Ovo istraživanje je predstavljeno u dva rada koja će se pojaviti u  Astronomy & Astrophysics ( https://aanda.org/10.1051/0004-6361/202452451 )  i  The Astrophysical Journal.

Ekipe su sastavljene od:

Rad iz astronomije i astrofizike pod vodstvom Italije : Stefano Carniani (Scuola Normale Superiore, Piza, Italija [SNS]), Francesco D'Eugenio (Kavli institut za kosmologiju, Univerzitet u Kembridžu, Kembridž, UK [CAM-KIC]; Laboratorija Cavendish, Univerzitet u Kembridžu, Cambridge, Cambridge, Osservio UK) i INAF-CAM Osservom UK di Brera, Milano, Italija), Xihan Ji (CAM-KIC i CAM-CavL), Eleonora Parlanti (SNS), Jan Scholtz (CAM-KIC i CAM-CavL), Fengwu Sun (Centar za astrofiziku | Harvard & Smithsonian, Cambridge, SAD [CfA]), Tomce JLC Venturi (Giacomo JLC od Zemlje, BaSNSx). Životna sredina, Tehnološki univerzitet Chalmers, Geteborg, Švedska), Mirko Curti (Evropska južna opservatorija, Garching bei München, Njemačka), Roberto Maiolino (CAM-KIC, CAM-CavL i Odsjek za fiziku i astronomiju, Univerzitetski koledž London, London, UK [UCL]), C.C.AM-CAM [UCL], C.C.AM A. Zavala (Nacionalna astronomska opservatorija Japana, Tokio, Japan), Kevin Hainline (Steward opservatorij, Univerzitet Arizona, Tucson, SAD [UArizona-SO]), Joris Witstok (Cosmic Dawn Center, Kopenhagen, Danska [DAWN] i CAM-CavL), [AndreyCaf-CavL], [AndreyCaf-A] Alberts Johnson, [AndreceCaf-A] J. Bunker (Odjel za fiziku, Univerzitet u Oksfordu, Oksford, UK [Oxford]), Stéphane Charlot (Sorbonne Université, CNRS, Institut d'Astrophysique de Paris, Pariz, Francuska), Daniel J. Eisenstein (CfA), Jakob M. Helton (UArizona-SO), Peter Coopen, Institut Bohen, SO, Peter, Coopen, Univerzitet Kopenhagen, Danska), Nimisha Kumari (Naučni institut za svemirski teleskop, Baltimor, SAD), Brant Robertson (Odsjek za astronomiju i astrofiziku Univerziteta u Kaliforniji, Santa Cruz, SAD), Aayush Saxena (Oxford i UCL), Hannah Übler (CAM-KIC i CAM-CavL) Christopher NA Willmer (UArizona-SO) i Chris Willott (NRC Herzberg, Viktorija, Kanada).

Rad u The Astrophysical Journalu pod vodstvom Nizozemske : Sander Schouws (Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, Nizozemska [Leiden]), Rychard J. Bouwens (Leiden), Katherine Ormerod (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, Liverpool, United Kingdom [LJdomit AlLJ]), Regija Hinskemit AlLJ (Astrofizički naučni centar Hirošima, Univerzitet Hirošima, Hirošima, Japan i Nacionalna astronomska opservatorija Japana, Tokio, Japan), Laura Sommovigo (Centar za računarsku astrofiziku, Flatiron Institute, New York, SAD), Jacqueline Hodge (Leiden), Andrea Pierrala (Scuorela A. Superiola, Italija). (Département d'Astronomie, Université de Genève, Versoix, Švicarska; Cosmic Dawn Center, Kopenhagen, Danska i Niels Bohr Institute, Univerzitet u Kopenhagenu, Kopenhagen, Danska), Lucie E. Rowland (Leiden), Ivana van Leeuwen (Leiden, Leeuwen, Leiden, Leiden, Leiden), Yoshinobu Fudamoto (Centar za granične nauke, Univerzitet Chiba, Chiba, Japan), Huub Rottgering (Leiden) i Paul van der Werf (Leiden).

Atacama Large Millimeter/submilimeter Array (ALMA), međunarodno astronomsko postrojenje, je partnerstvo ESO-a, američke Nacionalne naučne fondacije (NSF) i Nacionalnog instituta prirodnih nauka (NINS) Japana u saradnji sa Republikom Čile. ALMA finansira ESO u ime svojih država članica, NSF u saradnji sa Nacionalnim istraživačkim savetom Kanade (NRC) i Nacionalnim savetom za nauku i tehnologiju (NSTC) na Tajvanu i NINS u saradnji sa Academia Sinica (AS) na Tajvanu i Korejskim institutom za astronomiju i svemirske nauke (KASI). Izgradnju i rad ALMA-e vodi ESO u ime svojih država članica; od strane Nacionalne radioastronomske opservatorije (NRAO), kojom upravlja Associated Universities, Inc. (AUI), u ime Sjeverne Amerike; i Nacionalna astronomska opservatorija Japana (NAOJ) u ime istočne Azije. Zajednička opservatorija ALMA (JAO) pruža jedinstveno vođenje i upravljanje izgradnjom, puštanjem u rad i radom ALMA-e. 

Evropska južna opservatorija (ESO) omogućava naučnicima širom svijeta da otkriju tajne Univerzuma za dobrobit svih. Dizajniramo, gradimo i upravljamo opservatorijama svjetske klase na tlu — koje astronomi koriste za rješavanje uzbudljivih pitanja i širenje fascinacije astronomijom — i promoviramo međunarodnu suradnju za astronomiju. Osnovan kao međuvladina organizacija 1962. godine, danas ESO podržava 16 država članica (Austrija, Belgija, Češka, Danska, Francuska, Finska, Njemačka, Irska, Italija, Nizozemska, Poljska, Portugal, Španjolska, Švedska, Švicarska i Ujedinjeno Kraljevstvo), zajedno sa državom domaćinom Čileom i sa Strateškom Australijom kao partnerom. Sedište ESO-a i njegov centar za posetioce i planetarijum, ESO Supernova, nalaze se u blizini Minhena u Nemačkoj, dok čileanska pustinja Atakama, čudesno mesto sa jedinstvenim uslovima za posmatranje neba, ugošćuje naše teleskope. ESO upravlja sa tri lokacije za posmatranje: La Silla, Paranal i Chajnantor. U Paranalu, ESO upravlja veoma velikim teleskopom i njegovim veoma velikim teleskopskim interferometrom, kao i teleskopima za istraživanje kao što je VISTA. Takođe u Paranalu ESO će ugostiti i upravljati Čerenkovljevim teleskopom Jug, najvećom i najosjetljivijom opservatorijom gama zraka na svijetu. Zajedno sa međunarodnim partnerima, ESO upravlja ALMA-om na Chajnantoru, objektu koji posmatra nebo u milimetarskom i submilimetarskom opsegu. U Cerro Armazonesu, u blizini Paranala, gradimo „najveće oko na nebu na svijetu“ — ESO-ov ekstremno veliki teleskop. Iz naših ureda u Santiagu, Čile, podržavamo naše operacije u zemlji i sarađujemo sa čileanskim partnerima i društvom. 

Evropska južna opservatorija (ESO) omogućava naučnicima širom sveta da otkriju tajne Univerzuma za dobrobit svih. Dizajniramo, gradimo i upravljamo opservatorijama svjetske klase na tlu — koje astronomi koriste za rješavanje uzbudljivih pitanja i širenje fascinacije astronomijom — i promoviramo međunarodnu suradnju za astronomiju. Osnovan kao međuvladina organizacija 1962. godine, danas ESO podržava 16 država članica (Austrija, Belgija, Češka, Danska, Francuska, Finska, Njemačka, Irska, Italija, Nizozemska, Poljska, Portugal, Španjolska, Švedska, Švicarska i Ujedinjeno Kraljevstvo), zajedno sa državom domaćinom Čileom i sa Strateškom Australijom kao partnerom. Sedište ESO-a i njegov centar za posetioce i planetarijum, ESO Supernova, nalaze se u blizini Minhena u Nemačkoj, dok je čileanska pustinja Atakama, čudesno mesto sa jedinstvenim uslovima za posmatranje neba, domaćin naših teleskopa. ESO upravlja sa tri lokacije za posmatranje: La Silla, Paranal i Chajnantor. U Paranalu, ESO upravlja veoma velikim teleskopom i njegovim veoma velikim teleskopskim interferometrom, kao i teleskopima za istraživanje kao što je VISTA. Takođe u Paranalu ESO će ugostiti i upravljati Čerenkovljevim teleskopom Jug, najvećom i najosjetljivijom opservatorijom gama zraka na svijetu. Zajedno sa međunarodnim partnerima, ESO upravlja ALMA-om na Chajnantoru, objektu koji posmatra nebo u milimetarskom i submilimetarskom opsegu. U Cerro Armazonesu, u blizini Paranala, gradimo „najveće oko na nebu na svijetu“ — ESO-ov ekstremno veliki teleskop. Iz naših ureda u Santiagu, Čile, podržavamo naše operacije u zemlji i sarađujemo sa čileanskim partnerima i društvom.