Mednarodna skupina astronomov je v podatkih vesoljskega teleskopa James Webb odkrila najbolj oddaljene galaksije, kar jih poznamo. Galaksija rekorderka je tako daleč, da svetloba potrebuje kar 13.4 milijarde let, da pride do nas—ta galaksija je torej svetlobo oddala manj kot 400 milijonov let po velikem poku.

 

 

 

 

Kdaj so nastale prve galaksije in kakšne so bile njihove lastnosti? Od odgovorov na ti vprašanji so odvisni kozmološki modeli, razumevanje razvoja galaksij in lastnosti medgalaktične snovi.  

Astronomi so že več kot pol stoletja na lovu za prvimi galaksijami. Vsak večji teleskop je odkril bolj oddaljene galaksije in s tem pogledal dlje v preteklost. Pričakovano je bilo, da bo podobno tudi z vesoljskim teleskopom James Webb.

Odkritje prvih galaksij je bilo pravzaprav med glavnimi cilji novega teleskopa. Teleskop ima veliko zbiralno površino (premer primarnega zrcala meri 6.5 metrov), s katero lahko najde zelo temne objekte. Obenem lovi infrardečo svetlobo, to je svetlobo, v kateri so oddaljene galaksije vidne. Zaradi širjenja vesolja se namreč valovna dolžina izsevane svetlobe raztegne—dlje ko je galaksija, ki jo opazujemo, bolj je njena svetloba pomaknjena proti rdečim valovnim dolžinam. Prve galaksije zato lahko vidimo le v infrardeči svetlobi.

Kmalu po objavi prvih slik globokega polja so znanstveniki na njem poiskali vire svetlobe, ki so bili vidni le v najdaljših valovnih dolžinah. Na ta način so našli več kandidatk zelo oddaljenih galaksij.

O tem odkritju se je prelilo veliko črnila. Žal pa je bilo razdaljo kandidatk težko natančno izmeriti. Slike so bile namreč posnete v širokopasovnih filtrih, ki ne dajo veliko informacije o tem, koliko svetlobe galaksije dejansko izsevajo pri posamezni valovni dolžini—znanstveniki niso imeli dostopa do spektra galaksije. Brez spektra je težko razločiti med galaksijo, ki je zelo oddaljena, in bližnjo galaksijo, ki vsebuje veliko prahu (prah absorbira modro svetlobo in posledično zaprašeno galaksijo vidimo le v rdečih valovnih dolžinah).

 

Webbovo globoko polje, posneto v okviru projekta JADES. Med odkritimi galaksijami so znanstveniki posikali tiste, ki so najmlajše. Njihovi spektri so razvrščeni od najbolj do najmanj oddaljene galaksije. Rdeča vertikalna črta na spektru označuje t.i. Lymanov prelom, značilni padec v količini svetlobe v spektru (levo od preloma, pri bolj modrih valovnih dolžinah, je manj oziroma skoraj nič svetlobe). Bolj oddaljena ko je galaksija, bolj je Lymanov prelom pomaknjen proti rdeči. Avtor: NASA, ESA, CSA, STScI, M. Zamani (ESA/Webb), and L. Hustak (STScI).

 

Sedaj smo dobili prve spektre oddaljenih galaksij. V okviru projekta JADES (ang. JWST Advanced Deep Extragalactic Survey) so znanstveniki posneli večje polje galaksij najprej s širokopasovnimi filtri (instrument NIRcam), nato pa so galaksijam izmerili še spektre (instrument NIRspec). Polje je 15-krat večje od Hubblovega najbolj globokega polja, posnetega v infrardečih valovnih dolžinah.

Na sliki Webbovega globokega polja se je pokazalo skoraj sto tisoč galaksij. Ko so znanstveniki pregledali spektre galaksij, so med njimi našli tudi najbolj oddaljeno, ki je svetlobo izsevala le 350 milijonov let po velikem poku. Analiza štirih najbolj oddaljenih galaksij je pokazala, da v njih ni veliko težkih elementov in da imajo relativno majhno maso med deset milijonov in nekaj sto milijononov mas Sonca.

Te galaksije, in podobne mlade galaksije, ki jih bodo našli v naslednjih opazovanjih, verjetno niso povsem prve galaksije v vesolju, so pa nedvomno njihove ne toliko mlajše sestre.

Poudariti velja, da študija še ni šla prek postopek recenzije. Vseeno pa rezultati izgledajo robustni, zato večjih sprememb v interpretaciji ni pričakovati.