Podręczniki do astronomii do poprawki? Kosmiczny teleskop ujawnia sekret wczesnego kosmosu!
Już około 500 mln lat po Wielkim Wybuchu młode galaktyki nie tylko produkowały ciężkie pierwiastki, ale także wyrzucały je w przestrzeń międzygalaktyczną. Badanie astronomów z Uniwersytetu Arizony pokazuje, że tlen, węgiel i krzem były obecne w otoczeniu galaktyk znacznie wcześniej, niż zakładano.
We wczesnym Wszechświecie dominowały wodór i hel. Cięższe pierwiastki powstawały później we wnętrzach gwiazd, a następnie były wyrzucane w przestrzeń podczas końcowych etapów ich życia, m.in. w eksplozjach supernowych. Materiał ten stawał się budulcem kolejnych pokoleń gwiazd i planet.
– Zaobserwowaliśmy, że ciężkie pierwiastki uciekały z galaktyk bardzo, bardzo wcześnie w historii kosmosu. Galaktyki nie tylko produkowały te pierwiastki, ale także je rozpraszały, prawdopodobnie dając początek innym galaktykom – powiedział Yongda Zhu, pierwszy autor badania.
JWST zbadał galaktyki sprzed ponad 13 miliardów lat
Naukowcy skupili się na trzech bardzo odległych galaktykach. Ich światło podróżowało do Ziemi przez ponad 13 miliardów lat, dzięki czemu astronomowie mogą obserwować je w stanie, w jakim znajdowały się około 500 mln lat po Wielkim Wybuchu, w okresie znanym jako Epoka Rejonizacji.
Badacze wykorzystali galaktyki jako źródła światła tła. Kiedy ich światło przechodziło przez otaczający gaz, pozostawiało w widmie charakterystyczne wzory absorpcji. Analiza tych wzorów pozwoliła wykryć obecność m.in. węgla, tlenu i krzemu.
– Wykorzystaliśmy same galaktyki jako źródła światła tła. Gdy światło z galaktyk wędrowało w kierunku Ziemi, przechodziło przez otaczający je gaz, a my mogliśmy przyjrzeć się wzorcom absorpcji światła, aby wykryć określone pierwiastki – wyjaśnił Zhu.
Obserwacje były możliwe dzięki Kosmicznemu Teleskopowi Jamesa Webba. Około 30 godzin ekspozycji pozwoliło uzyskać wystarczającą ilość światła do wykrycia słabych sygnałów w widmach odległych galaktyk. Linie absorpcyjne wskazywały, że gaz zawierający ciężkie pierwiastki przemieszczał się na zewnątrz galaktyk, wzbogacając przestrzeń międzygalaktyczną.
Wczesne galaktyki rozpoczęły kosmiczny recykling materii
Odkrycie wskazuje, że proces wymiany materii między galaktykami, określany jako obieg barionów, zachodził już bardzo wcześnie. Materiał wytwarzany przez gwiazdy mógł opuszczać galaktyki, mieszać się z otaczającym gazem i być później wykorzystywany ponownie.
Wyniki mogą mieć znaczenie także dla poszukiwań pierwszych gwiazd, czyli gwiazd populacji III. Uważa się, że powstawały one z niemal czystego gazu zawierającego wodór i hel. Jeśli jednak młode galaktyki już 500 mln lat po Wielkim Wybuchu skutecznie wzbogacały swoje otoczenie ciężkimi pierwiastkami, czysty gaz mógł szybko stawać się coraz rzadszy.
– Jeśli zaczniesz od czystych lodów waniliowych, a następnie zaczniesz dodawać posypki, to wkrótce nie będziesz mógł znaleźć już nieskazitelnych, zwykłych lodów waniliowych – podsumował Zhu.
Źródło: Uniwersytet Arizony
Czytaj też: Prosta zmiana na talerzu robi różnicę! Ta dieta obniża ciśnienie i redukuje BMI!
Grafika tytułowa: Greg Rakozy / Unsplash
