הרבה חמצן היה קיים ביקום המוקדם, מגלה JWST - Physics World

באמצעות ספקטרוגרף חדשני בטלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST), אסטרונומים מצאו ראיות לכך שחמצן בין-כוכבי היה הרבה יותר בשפע בגלקסיות עתיקות רבות ממה שחשבו קודם לכן. בראשותו של Kimihiko Nakajima במצפה הכוכבים האסטרונומי הלאומי של יפן, הצוות מקווה שהתצפיות שלהם יוכלו לשפר את הבנתנו את היקום המוקדם.

המפץ הגדול יצר יקום מוקדם שהיה עשוי מימן והליום, עם מעט ליתיום - והחומר הזה התאחד ויצר את הכוכבים והגלקסיות הראשונים. יסודות כבדים יותר כגון חמצן נוצרו אז על ידי היתוך גרעיני בליבות הכוכבים הללו. כשהכוכבים התפוצצו כסופרנובות, יסודות כבדים התפזרו על פני גלקסיות שלמות, ושינו לנצח את ההרכב הכימי של הקוסמוס.

"מתכתיות פאזת גז" היא פרמטר תצפיתי המתאר את שפע היסודות הכבדים הללו בגלקסיות (אסטרונומים משתמשים במונח מתכת עבור כל היסודות הכבדים יותר מהליום). ערכו חיוני להבנת ההיסטוריה האבולוציונית של גלקסיה, כמו גם לניבוי מתי עשויות להתחיל להופיע מולקולות מורכבות - אבני הבניין האפשריות של החיים.

מד אמין

מדד אמין של מתכתיות שלב הגז של גלקסיה הוא שפע החמצן המיונן בתווך הבין-כוכבי שלה. ניתן לקבוע את השפע הזה על ידי התבוננות באור האופייני שנפלט מחמצן. עם זאת, לגישה זו יש גבולות בעת התבוננות ביקום המוקדם מאוד.

"תצפיות קודמות כבר חשפו נוכחות של חמצן בשפע בגלקסיות כשני מיליארד שנים לאחר המפץ הגדול", מסביר נקאג'ימה. "עם זאת, האור מגלקסיות שהתקיימו עוד יותר אחורה בזמן מושפע באופן משמעותי מהתפשטות היקום, מה שגורם לו לעבור לטווח הקרוב לאינפרא אדום."

כעת, Nakajima ועמיתיו צפו באור המוזז באדום באמצעות ה-JWST ספקטרוגרף אינפרא אדום ליד (NIRSpec) - וזה איפשר להם לעשות פריצת דרך במדידת מתכתיות פאז הגז של גלקסיות עתיקות.

תצפיות פורצות דרך

"זיהינו 138 גלקסיות עתיקות שהתקיימו לפני למעלה מ-12 מיליארד שנה וקבענו את שפע החמצן שלהן, רמת ניתוח כמעט בלתי אפשרית לפני שיגור ה-JWST", מתלהב נקאג'ימה. "פיתחנו ויישמנו בקפדנות טכניקות ניתוח מתקדמות על נתוני NIRSpec, וביצענו ניתוחים בקנה מידה גדול פי כמה ממחקרים קודמים."

ספקטרומטר JWST מעדן את ההסטות לאדום של גלקסיות רחוקות

התוצאות שלהם מגלות שבכל הגלקסיות העתיקות ביותר שנצפתה על ידי NIRSpec, מלבד כמה, הרכב המדיום הבין-כוכבי היה מוכר להפליא. "לרוב הגלקסיות היה שפע חמצן דומה לגלקסיות המודרניות", אומר נקאג'ימה. עם זאת, בשש מהגלקסיות העתיקות ביותר שהיו קיימות כשהיקום היה בן 500-700 מיליון שנים בלבד, היה הרבה פחות חמצן מגלקסיות מודרניות.

עם תגלית זו, הצוות יכול היה לזהות יותר מקרוב מתי הרכב היסודות של היקום החל להשתנות. "התוצאות מדגימות עלייה מהירה ודרמטית בשפע החמצן בגלקסיות במהלך 500-700 מיליון השנים הראשונות לאחר לידת היקום", אומר נאקג'ימה. "ממצא זה עשוי להצביע על כך שעם מרכיבים הכרחיים כמו חמצן שכבר זמינים ביקום המוקדם, ייתכן שהחיים הופיעו מוקדם יותר ממה שחשבו בעבר."

הצוות משער שהשינוי הפתאומי הזה יכול היה להיגרם מהבדלים באופי היווצרות הכוכבים ביקום המוקדם, כמו גם חומר שזורם פנימה והחוצה מהגלקסיות שלו. באמצעות תצפיות נוספות עם NIRSpec, בשילוב עם חישובים סטטיסטיים מעמיקים יותר, הם ישאפו כעת לבנות תיאוריה חזקה יותר בעבודתם העתידית.

התצפיות מתוארות ב סדרת מוסף כתב עת אסטרופיזי.

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/lots-of-oxygen-existed-in-the-early-universe-jwst-reveals/