Астрономи виявили кисень у найвіддаленішій галактиці Всесвіту

Дві незалежні групи астрономів зробили сенсаційне відкриття, виявивши кисень у найвіддаленішій відомій галактиці JADES-GS-z14−0, яка розташована на відстані 13,4 мільярда світлових років від Землі. Це означає, що світло від цієї галактики йшло до нас настільки довго, що ми бачимо її такою, якою вона була, коли Всесвіту виповнилося лише 300 мільйонів років — приблизно 2% від його нинішнього віку в 13,8 мільярда років. Виявлення кисню в такому ранньому об’єкті не лише вражає саме по собі, а й змушує вчених переглянути уявлення про те, як швидко формувалися галактики на зорі існування Всесвіту.

Для виявлення кисню дослідники скористалися потужним телескопом Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), розташованим у пустелі Атакама в Чилі. Цей інструмент дозволив зафіксувати хімічний склад галактики з надзвичайною точністю. Зображення, отримані за допомогою ALMA, доповнили дані, зібрані космічним телескопом James Webb, який вперше виявив JADES-GS-z14−0. Науковці зазначають, що присутність кисню свідчить про те, що ця галактика вже на ранньому етапі свого існування досягла несподівано високого рівня хімічної зрілості. Це суперечить попереднім теоріям, які припускали, що в перші кілька сотень мільйонів років після Великого вибуху галактики складалися переважно з легких елементів, таких як водень і гелій, а важчі елементи, як-от кисень, з’являлися значно пізніше.

Формування галактик — це складний процес, який починається з утворення молодих зірок, що складаються з легких елементів. З часом ці зірки еволюціонують, синтезуючи в своїх надрах важчі елементи, такі як кисень, вуглець і залізо. Коли зірки завершують свій життєвий цикл і вибухають як наднові, ці елементи розсіюються в навколишньому просторі, збагачуючи газові хмари, з яких потім народжуються нові покоління зірок. Однак у випадку JADES-GS-z14−0 дослідники виявили, що вміст важких елементів у цій галактиці вдесять разів перевищує очікуваний рівень для об’єкта, який існував у Всесвіті віком лише 300 мільйонів років. Таке відкриття ставить під сумнів усталені моделі еволюції галактик і вказує на те, що процес їхнього формування та збагачення хімічними елементами відбувався значно швидше, ніж вважалося раніше.

Сандер Схаус, аспірант Лейденської обсерваторії в Нідерландах і перший автор одного з досліджень, опублікованого в The Astrophysical Journal, порівнює це відкриття з виявленням підлітка там, де очікували побачити лише немовлят. За його словами, результати свідчать про те, що JADES-GS-z14−0 не лише швидко сформувалася, а й стрімко набувала зрілості. Це додає ваги гіпотезі, що галактики в ранньому Всесвіті розвивалися значно динамічніше, ніж передбачали теоретичні моделі. Інший дослідник, Стефано Карніані зі Scuola Normale Superiore в Пізі, Італія, який очолив другу групу, чия робота прийнята до публікації в Astronomy & Astrophysics, зізнається, що був приголомшений цими результатами. Він зазначає, що наявність зрілої галактики в настільки юному Всесвіті змушує переосмислити часові рамки та механізми формування галактик.

Окрім хімічного аналізу, виявлення кисню допомогло астрономам уточнити відстань до JADES-GS-z14−0. У космології відстань до далеких об’єктів визначають за допомогою так званого червоного зміщення — явища, коли світло від об’єктів, що віддаляються через розширення Всесвіту, зміщується до червоної частини спектра. Чим більша відстань, тим сильніше це зміщення. Попередні оцінки показували, що червоний зсув JADES-GS-z14−0 перебуває в межах від 14,12 до 14,4. Завдяки новим даним, отриманим з ALMA, обидві команди уточнили цей показник до значення 14,18 з похибкою лише 0,005%. Як зазначає Елеонора Парланті, аспірантка зі Scuola Normale Superiore, така точність еквівалентна визначенню відстані з точністю до 5 сантиметрів на кілометр. Це робить вимірювання одним із найточніших для настільки далеких об’єктів.

Відкриття стало можливим завдяки синергії між ALMA та James Webb Space Telescope. Якщо остання виявила галактику та надала перші зображення, то ALMA підтвердила її відстань і розкрила хімічний склад. Професор Річард Боуенс із Лейденської обсерваторії підкреслює, що ця співпраця відкриває нові горизонти для вивчення перших галактик і їхньої еволюції. JADES-GS-z14−0, ймовірно, не є унікальною — подібні об’єкти можуть ховатися в глибинах космосу, чекаючи на своє відкриття. Ці дані змушують науковців переглянути хронологію космічної історії та шукати відповіді на запитання, як саме ранній Всесвіт так швидко породив настільки розвинені структури.

Це відкриття не лише розширює наші знання про минуле Всесвіту, а й підкреслює важливість сучасних технологій у космічних дослідженнях. У майбутньому астрономи планують продовжити спостереження за JADES-GS-z14−0 та іншими далекими галактиками, щоб зрозуміти, чи є вона винятком, чи частиною ширшої закономірності. Наразі ж це відкриття слугує нагадуванням, що Всесвіт сповнений несподіванок, які чекають на тих, хто готовий зазирнути в його глибини.