Varajases universumis oli palju hapnikku, paljastab JWST – Physics World

Kasutades James Webbi kosmoseteleskoobi (JWST) tipptasemel spektrograafi, on astronoomid leidnud tõendeid selle kohta, et tähtedevahelist hapnikku oli paljudes iidsetes galaktikates palju rohkem, kui seni arvati. Eesotsas Kimihiko Nakajima Jaapani riiklikus astronoomiaobservatooriumis loodab meeskond, et nende vaatlused võivad parandada meie arusaamist varasest universumist.

Suur Pauk lõi varajase universumi, mis koosnes vesinikust ja heeliumist, vähesel määral liitiumiga – ja see aine ühines, moodustades esimesed tähed ja galaktikad. Raskemad elemendid, nagu hapnik, loodi seejärel nende tähtede tuumade tuumasünteesi teel. Kui tähed plahvatasid supernoovana, hajusid rasked elemendid tervetesse galaktikatesse, muutes igaveseks kosmose keemilise koostise.

"Gaasifaasi metallilisus" on vaatlusparameeter, mis kirjeldab nende raskemate elementide arvukust galaktikates (astronoomid kasutavad terminit metall kõigi heeliumist raskemate elementide kohta). Selle väärtus on ülioluline galaktika evolutsiooniajaloo mõistmiseks ja ka selle ennustamiseks, millal võivad tekkida keerulised molekulid – elu võimalikud ehituskivid.

Usaldusväärne mõõtur

Galaktika gaasifaasi metallilisuse usaldusväärne mõõtur on ioniseeritud hapniku arvukus selle tähtedevahelises keskkonnas. Seda arvukust saab määrata hapniku kiirgava iseloomuliku valguse jälgimisega. Sellel lähenemisel on aga väga varajase universumi vaatlemisel oma piirid.

"Varasemad vaatlused näitasid juba umbes kaks miljardit aastat pärast Suurt Pauku galaktikates rohke hapniku olemasolu," selgitab Nakajima. "Kuid universumi paisumine mõjutab oluliselt ajas veelgi kaugemal eksisteerinud galaktikate valgust, mistõttu see nihkub infrapuna-lähedasse vahemikku."

Nüüd on Nakajima ja kolleegid seda punaselt nihutatud valgust JWST-i abil jälginud Infrapuna-spektrograaf (NIRSpec) – ja see on võimaldanud neil teha läbimurre iidsete galaktikate gaasifaasi metallilisuse mõõtmisel.

Läbimurde tähelepanekud

"Tuvastasime 138 iidset galaktikat, mis eksisteerisid üle 12 miljardi aasta tagasi, ja määrasime kindlaks nende hapnikusisalduse, mis on enne JWST käivitamist peaaegu võimatu analüüsida," entunistab Nakajima. "Me töötasime välja ja rakendasime rangelt NIRSpeci andmetele täiustatud analüüsitehnikaid, viies analüüse läbi varasematest uuringutest mitu korda suuremas mahus."

JWST spektromeeter täpsustab kaugete galaktikate punanihkeid

Nende tulemused näitavad, et kõigis NIRSpeci poolt vaadeldud vanimates galaktikates, välja arvatud mõnedes, oli tähtedevahelise keskkonna koostis märkimisväärselt tuttav. "Enamikul galaktikatest oli hapniku rohkus sarnane tänapäevaste galaktikatega, " ütleb Nakajima. Kuues iidseimas galaktikas, mis eksisteerisid siis, kui universum oli vaid 500–700 miljonit aastat vana, oli aga palju vähem hapnikku kui tänapäevastel galaktikatel.

Selle avastusega suutis meeskond täpsemalt kindlaks teha, millal universumi elementaarne koostis hakkas muutuma. "Tulemused näitavad hapniku arvukuse kiiret ja dramaatilist suurenemist galaktikates esimese 500-700 miljoni aasta jooksul pärast universumi sündi," ütleb Nakajima. "See leid võib viidata sellele, et varajases universumis juba hõlpsasti kättesaadavate vajalike koostisosade, nagu hapnik, tõttu võis elu tekkida varem, kui seni arvati."

Töörühm oletab, et selle äkilise muutuse võisid põhjustada erinevused tähtede tekke olemuses varases universumis, samuti selle galaktikatesse sisse- ja väljavoolavast materjalist. Täiendavate NIRSpec-i vaatluste ja põhjalikumate statistiliste arvutuste abil püüavad nad nüüd oma tulevases töös luua tugevama teooria.

Tähelepanekuid kirjeldatakse artiklis Astrophysical Journal Supplement Series.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
• PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• PlatoESG. Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
• PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/lots-of-oxygen-existed-in-the-early-universe-jwst-reveals/