Het is een object dat is gecatalogiseerd als MoM-z14, waarvan het licht zijn reis begon ergens 280 miljoen jaar na de oerknal En het heeft meer dan 13.000 miljard jaar geduurd voordat het ons bereikte. Dit resultaat, dat aan een collegiale toetsing is onderworpen en in het tijdschrift zal worden gepubliceerd, Open Journal of Astrophysics na de eerste uitzending in arXivDit vormt een serieuze uitdaging voor de theoretische modellen die de vorming van de eerste sterrenstelsels beschrijven.
Het oudste bevestigde sterrenstelsel: zo is de afstand ervan gemeten.
Het team onder leiding van de astrofysicus Rohan Naidu, van de afdeling Astrofysica van MIT Het Kavli Instituut voor Astrofysica en Ruimteonderzoek heeft kunnen bevestigen dat het geregistreerde signaal afkomstig is van de verre bron geverifieerd door spectroscopieDeze techniek maakt het mogelijk om licht te ontleden en de intensiteit ervan nauwkeurig te meten. rode verschuiving, een belangrijke parameter voor het schatten van de kosmische afstand.
In het geval van MoM-z14 bereikt de gemeten roodverschuiving een waarde van z ≈ 14,44Dit betekent dat we de Melkweg observeren in een extreem vroeg stadium van het heelal. Dit record overtreft het vorige, dat ook werd gevestigd door de James Webb-ruimtetelescoop, en maakt van MoM-z14 de nieuwe maatstaf voor het bestuderen van het heelal in zijn eerste paar honderd miljoen jaar.
Naidu en zijn team hebben hun toevlucht genomen tot NIR-specificatieDe nabij-infraroodspectrograaf van de Webb-telescoop werd gebruikt om een gedetailleerd spectrum van het sterrenstelsel te verkrijgen. Dit instrument gaat verder dan eenvoudige beelden, omdat het niet alleen het object "ziet", maar ook de samenstelling van het licht ervan onthult en daardoor... Op welk punt in de kosmische geschiedenis wordt het gevonden?.
Zoals Naidu zelf uitlegt in verklaringen die door NASA zijn vrijgegeven, kunnen we met de Webb-telescoop "verder kijken dan ooit tevoren en wat er dan zichtbaar wordt". Het komt niet overeen met wat de modellen voorspelden.Deze discrepantie tussen wat wordt waargenomen en wat wordt voorspeld, is uitgegroeid tot een van de meest besproken onderwerpen in de hedendaagse kosmologie.
Een klein foutje in de afbeeldingen, maar een wetenschappelijke reus.
Op het eerste gezicht wordt MoM-z14 alleen gezien als een klein geelachtig vlekje in de dieptebeelden van de James Webb-ruimtetelescoop. Achter die onopvallende verschijning schuilt echter een sterrenstelsel dat alle verwachtingen overtreft. Ondanks zijn relatief compacte formaat, De helderheid is buitengewoon hoog. voor zo'n vroege periode.
De gegevens suggereren dat dit sterrenstelsel een massa heeft die vergelijkbaar is met die van het Kleine MagelhaenwolkMoM-z14, een dwergsterrenstelsel dat rond de Melkweg draait, is opmerkelijk omdat het werd waargenomen tijdens een periode van intense zonneactiviteit. zeer intense stervormingwat deels de hoge helderheid in het infrarood zou verklaren.
Voor de wetenschappelijke gemeenschap is een van de belangrijkste punten van het onderzoek dat MoM-z14 geen geïsoleerd geval is, maar zich aansluit bij een groeiende groep extreem heldere sterrenstelsels die in het begin van de jaren 2000 zijn ontdekt. 500 miljoen jaar van het universumVolgens de berekeningen van het team zouden sommige van deze sterrenstelsels wel tot 100 keer helderder van wat de theoretische modellen voorspelden.
Dit opmerkelijke verschil tussen theorie en observatie is benadrukt door Jacob Shen, een postdoctoraal onderzoeker aan MIT, die benadrukt dat deze resultaten “de aandacht vestigen op Dit zijn zeer tot nadenken stemmende vragen die in detail onderzocht moeten worden. in de komende jaren.” Met andere woorden, het vroege heelal lijkt veel efficiënter te zijn geweest in het genereren van heldere sterrenstelsels dan eerder werd gedacht.
Bijzondere chemie: een overmaat aan stikstof die moeilijk te verklaren is.
Naast zijn recordafstand en helderheid heeft MoM-z14 de aandacht getrokken vanwege zijn ongebruikelijke chemische samenstellingSpectroscopische analyse wijst uit dat het een bepaald aandeel heeft. Het stikstofgehalte is bijzonder hoog in vergelijking met koolstof.een patroon dat niet overeenkomt met wat de huidige modellen voorspellen voor zo'n jong sterrenstelsel.
Dit type chemische signatuur doet denken aan die welke wordt waargenomen in bepaalde oude bolvormige sterrenhopen In de Melkweg bevinden zich clusters van zeer oude sterren die worden beschouwd als ware 'fossielen' van het vroege heelal. Deze overeenkomst suggereert een mogelijk verband tussen stervormingsprocessen in de eerste sterrenstelsels en de processen die hun sporen hebben achtergelaten in ons eigen sterrenstelsel.
Naidu zelf stelt een soort 'kosmische archeologie' voor: door zeer oude sterren in de Melkweg Door ze te vergelijken met verre sterrenstelsels zoals MoM-z14, kunnen astronomen beter reconstrueren wat de chemie van het vroege heelalOpvallend is dat, ondanks de enorme afstand en de verstreken tijd, vergelijkbare patronen van stikstofverrijking optreden.
Deze overvloed aan stikstof vormt een ernstig dilemma. Als MoM-z14 alleen wordt waargenomen 280 miljoen jaar na de oerknalDe beschikbare tijdsspanne lijkt te kort voor meerdere generaties sterren die hebben geleefd en zijn gestorven, waardoor het gas in de Melkweg tot de waargenomen niveaus is verrijkt. De chronologie strookt simpelweg niet met de standaardmechanismen voor stellaire evolutie.
Om deze puzzel op te lossen, overwegen onderzoekers de hypothese van het bestaan van supermassieve sterren In het vroege heelal konden deze sterren, die veel groter waren dan de meeste sterren van nu, veel grotere hoeveelheden stikstof produceren en uitstoten, waardoor het proces van chemische verrijking in een zeer korte kosmische tijd werd versneld.
Reionisatie en de rol van de eerste heldere sterrenstelsels
De studie van MoM-z14 beperkt zich niet tot de chemische samenstelling of de helderheid ervan, maar biedt waardevolle aanwijzingen over een van de grote fasen in de geschiedenis van de kosmos: de tijdperk van reionisatieDeze periode markeert het moment waarop het licht van de eerste sterren en sterrenstelsels in staat was de neutrale waterstof die het universum vulde te ioniseren, waardoor de oeroude "mist" verdween en straling zich vrij kon verspreiden.
Het feit dat zo'n heldere en reeds behoorlijk ontwikkelde melkwegstelsel al zo vroeg in het bestaan ervan bestaat, versterkt het idee dat De eerste bronnen van intens licht verschenen eerder en in grotere aantallen. Zoals verwacht. MoM-z14 wordt daarmee een sleutelstuk in het traceren van de chronologie van dit proces, zeer relevant voor het begrijpen hoe het universum van een donkere en ondoorzichtige plek veranderde in een transparante plek vol structuren.
Voor Europa, en in het bijzonder voor de Spaanse wetenschappelijke gemeenschap, hebben dit soort resultaten een speciale impact, aangezien de James Webb is een internationale missie waaraan ESA deelneemt. (Europees Ruimtevaartagentschap). Onderzoeksteams bij centra zoals de Centrum voor Astrobiologie (CSIC-INTA)Europese universiteiten en observatoria gebruiken deze gegevens om nauwkeurigere modellen van het vroege heelal te ontwikkelen.
De zaak van MoM-z14 is ook verbonden met andere ontdekkingen van de Webb-telescoop die te maken hebben met zeer verre sterrenstelsels en verrassend snel bewegende supermassieve zwarte gaten. Recent nieuws omvat de detectie van een sterrenstelsel met een structuur die lijkt op die van de Melkweg in zeer vroege tijden en de identificatie van oudst bekende supermassieve zwarte gatDit versterkt het idee dat de vorming van complexe structuren sneller verliep dan eerder werd gedacht.
Vóór de komst van Webb was het afstandsrecord in handen van het sterrenstelsel. GN-z11, ontdekt met de hubble ruimtetelescoop afkomstig van NASA/ESA en gevestigd rond 400 miljoen jaar na de oerknalDe James Webb heeft die meting niet alleen bevestigd, maar is zelfs nog verder gegaan door een populatie van zeer lichtgevende sterrenstelsels in de eerste paar honderd miljoen jaar, wat een herziening van een groot deel van de theorie noodzakelijk maakt.
Een directe uitdaging voor de huidige kosmologische modellen.
De resultaten van MoM-z14 zijn in eerste instantie in de repository gepubliceerd. arXiv en zijn geaccepteerd voor publicatie in Open Journal of AstrophysicsDit houdt in dat ze een collegiale toetsing hebben doorlopen. Dit versterkt de betrouwbaarheid van de metingen en bevestigt het idee dat de James Webb overtreft alle verwachtingen. waarvoor het ontworpen was.
In deze context is de stem van Europese experts ook van cruciaal belang geweest. De astrofysicus Pascal Oeschvan Universiteit van Genève en medeonderzoeker van het project, benadrukt dat hoewel afstanden uit de beelden kunnen worden geschat, de Spectroscopische bevestiging is essentieel. om zeker te zijn van wat er wordt waargenomen en op welk specifiek moment in de geschiedenis van het universum het zich bevindt.
Vanuit een kosmologisch perspectief suggereert de MoM-z14-type sterrenstelselcluster dat modellen van structuurvorming Ze kunnen onvolledig zijn of aanzienlijke aanpassingen vereisen. Het is onder andere nodig om te onderzoeken hoe de eerste massieve sterren zo snel ontstaan, welke rol donkere materie speelt in deze beginprocessen en hoe energie verdeeld is in het gas waaruit nieuwe generaties sterren ontstaan.
Onderzoekers zoals Yijia LiEen promovendus aan de Pennsylvania State University en lid van het team, benadrukken dat de Webb-test een veel actiever en complexer vroeg universum Het gaat veel verder dan wat een paar jaar geleden nog denkbaar was. Elke nieuwe waarneming van extreme roodverschuivingen voegt stukjes toe aan een puzzel die vooralsnog meer in de knoop lijkt te zitten dan opgelost.
Voor het Europese publiek, dat gewend is de ruimte als iets verafgelegens te zien, hebben deze ontwikkelingen ook een technologische en strategische dimensie: een groot deel van de instrumenten van de Webb-ruimtetelescoop, evenals het wetenschappelijk onderzoek ernaar, is afhankelijk van de samenwerking tussen de ESA en NASADit plaatst Europese onderzoekscentra, waaronder die in Spanje, in de voorhoede van de studie naar het vroege heelal.
Over het algemeen bevestigt dit MoM-z14 is het oudste en meest verre sterrenstelsel dat tot nu toe is waargenomen.De buitengewone helderheid, de ongewone hoeveelheid stikstof en de rol die deze ontdekking speelde in het tijdperk van reionisatie maken het tot een essentieel referentiepunt voor de moderne kosmologie. De gegevens verzameld door de James Webb-ruimtetelescoop breken niet alleen records, maar dwingen ons ook om opnieuw na te denken over hoe en in welk tempo de eerste sterrenstelsels, de eerste sterren en uiteindelijk de grootschalige structuren die het universum zoals we dat nu kennen vormgeven, zijn ontstaan.