Υπήρχε πολύ οξυγόνο στο πρώιμο σύμπαν, αποκαλύπτει το JWST – Physics World

Χρησιμοποιώντας έναν φασματογράφο αιχμής στο διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST), οι αστρονόμοι βρήκαν στοιχεία ότι το διαστρικό οξυγόνο ήταν πολύ πιο άφθονο σε πολλούς αρχαίους γαλαξίες από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως. Με επικεφαλής τον Kimihiko Nakajima στο Εθνικό Αστρονομικό Αστεροσκοπείο της Ιαπωνίας, η ομάδα ελπίζει ότι οι παρατηρήσεις τους θα μπορούσαν να βελτιώσουν την κατανόησή μας για το πρώιμο σύμπαν.

Η Μεγάλη Έκρηξη δημιούργησε ένα πρώιμο σύμπαν που ήταν φτιαγμένο από υδρογόνο και ήλιο, με ένα μικροσκοπικό κομμάτι λιθίου – και αυτή η ύλη συνενώθηκε για να σχηματίσει τα πρώτα αστέρια και γαλαξίες. Στη συνέχεια δημιουργήθηκαν βαρύτερα στοιχεία όπως το οξυγόνο με πυρηνική σύντηξη στους πυρήνες αυτών των άστρων. Καθώς τα αστέρια εξερράγησαν ως σουπερνόβα, βαριά στοιχεία διασκορπίστηκαν σε ολόκληρους γαλαξίες, μεταμορφώνοντας για πάντα τη χημική σύνθεση του σύμπαντος.

Η "μεταλλικότητα της αέριας φάσης" είναι μια παρατήρηση που περιγράφει την αφθονία αυτών των βαρύτερων στοιχείων στους γαλαξίες (οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν τον όρο μέταλλο για όλα τα στοιχεία βαρύτερα από το ήλιο). Η αξία του είναι κρίσιμη για την κατανόηση της εξελικτικής ιστορίας ενός γαλαξία, καθώς και για την πρόβλεψη πότε πολύπλοκα μόρια – τα πιθανά δομικά στοιχεία της ζωής – μπορεί να αρχίσουν να εμφανίζονται.

Αξιόπιστο μετρητή

Ένας αξιόπιστος μετρητής της μεταλλικότητας ενός γαλαξία σε αέρια φάση είναι η αφθονία ιονισμένου οξυγόνου στο διαστρικό του μέσο. Αυτή η αφθονία μπορεί να προσδιοριστεί παρατηρώντας το χαρακτηριστικό φως που εκπέμπεται από το οξυγόνο. Ωστόσο, αυτή η προσέγγιση έχει τα όριά της κατά την παρατήρηση του πολύ πρώιμου σύμπαντος.

«Προηγούμενες παρατηρήσεις είχαν ήδη αποκαλύψει την παρουσία άφθονο οξυγόνου στους γαλαξίες περίπου δύο δισεκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη», εξηγεί ο Nakajima. «Ωστόσο, το φως από τους γαλαξίες που υπήρχαν ακόμα πιο πίσω στο χρόνο επηρεάζεται σημαντικά από τη διαστολή του σύμπαντος, αναγκάζοντάς το να μετατοπιστεί στο εγγύς υπέρυθρο φάσμα».

Τώρα, ο Nakajima και οι συνεργάτες του παρατήρησαν αυτό το κόκκινο μετατοπισμένο φως χρησιμοποιώντας τα JWST's Κοντά στο υπέρυθρο φασματογράφο (NIRSpec) – και αυτό τους επέτρεψε να κάνουν μια σημαντική ανακάλυψη στη μέτρηση της μεταλλικότητας της αέριας φάσης των αρχαίων γαλαξιών.

Σημαντικές παρατηρήσεις

«Εντοπίσαμε 138 αρχαίους γαλαξίες που υπήρχαν πάνω από 12 δισεκατομμύρια χρόνια πριν και προσδιορίσαμε την αφθονία οξυγόνου τους, ένα επίπεδο ανάλυσης σχεδόν αδύνατο πριν από την εκτόξευση του JWST», λέει ενθουσιασμένος ο Nakajima. «Αναπτύξαμε και εφαρμόσαμε αυστηρά προηγμένες τεχνικές ανάλυσης στα δεδομένα NIRSpec, πραγματοποιώντας αναλύσεις σε κλίμακα αρκετές φορές μεγαλύτερη από προηγούμενες μελέτες».

Το φασματόμετρο JWST βελτιώνει τις μετατοπίσεις στο κόκκινο των μακρινών γαλαξιών

Τα αποτελέσματά τους αποκαλύπτουν ότι σε όλους εκτός από λίγους από τους παλαιότερους γαλαξίες που παρατηρήθηκαν από το NIRSpec, η σύνθεση του διαστρικού μέσου ήταν εξαιρετικά οικεία. «Οι περισσότεροι από τους γαλαξίες είχαν αφθονία οξυγόνου παρόμοια με τους σύγχρονους γαλαξίες», λέει ο Nakajima. Ωστόσο, έξι από τους αρχαιότερους γαλαξίες που υπήρχαν όταν το σύμπαν ήταν μόλις 500–700 εκατομμυρίων ετών είχαν πολύ λιγότερο οξυγόνο από τους σύγχρονους γαλαξίες.

Με αυτή την ανακάλυψη, η ομάδα μπόρεσε να εντοπίσει πιο προσεκτικά πότε άρχισε να αλλάζει η στοιχειακή σύνθεση του σύμπαντος. «Τα αποτελέσματα δείχνουν μια ταχεία και δραματική αύξηση της αφθονίας οξυγόνου στους γαλαξίες κατά τα πρώτα 500-700 εκατομμύρια χρόνια μετά τη γέννηση του σύμπαντος», λέει ο Nakajima. «Αυτό το εύρημα μπορεί να υποδηλώνει ότι, με απαραίτητα συστατικά όπως το οξυγόνο που είναι ήδη διαθέσιμα στο πρώιμο σύμπαν, η ζωή μπορεί να εμφανίστηκε νωρίτερα από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως».

Η ομάδα εικάζει ότι αυτή η ξαφνική αλλαγή θα μπορούσε να προκλήθηκε από διαφορές στη φύση του σχηματισμού αστεριών στο πρώιμο σύμπαν, καθώς και από υλικό που ρέει μέσα και έξω από τους γαλαξίες του. Μέσω περαιτέρω παρατηρήσεων με το NIRSpec, σε συνδυασμό με πιο εις βάθος στατιστικούς υπολογισμούς, θα στοχεύουν τώρα να οικοδομήσουν μια πιο ισχυρή θεωρία στη μελλοντική τους εργασία.

Οι παρατηρήσεις περιγράφονται στο The Astrophysical Journal Supplement Series.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://physicsworld.com/a/lots-of-oxygen-existed-in-the-early-universe-jwst-reveals/