I en avlägsen, avlägsen galax som kallas MACS1149-JD1, belägen 13,28 miljarder ljusår bort, har astronomer hittat syre, som enligt deras åsikt kan visas där bara 500 miljoner år efter Big Bang. Forskare som skrev en artikel om upptäckten i tidskriften Nature säger att det är den tidigaste upptäckten av syre i skalan på universumets ålder. Dessutom har galaxen som forskarna upptäckte blivit den mest avlägsna galaxen med ett tillförlitligt bestämt avstånd. Modeller visar att de första stjärnorna började bildas i den för över 13,5 miljarder år sedan.
Efter Big Bang skedde komplexa processer i universum - de första kvarkarna, hadronerna och andra subatomära partiklar föddes, och efter dem dök de första atomerna upp, som blev en del av den primära stjärnämnen. När vätekombinationen ägde rum och universum började svalna, stupade det in i "mörka tidsåldrar". Vid den tiden var de första stjärnorna ännu inte upplysta och kvasarer föddes inte - aktiva galaktiska kärnor med ett supermassivt svart hål inuti. Denna era slutade med "kosmisk gryning" - uppkomsten av de gamla galaxerna som vi registrerar idag. Deras sökning är viktig för att avgöra hur universums utveckling och grundläggande kemiska element skedde.
Ett internationellt team av astronomer under ledning av Takuya Hashimoto från Sanyo University i Osaka observerade den mycket avlägsna galaxen MACS1149-JD1 med ALMA-teleskopet och upptäckte en mycket svag glöd av joniserat syre. På grund av universums expansion har våglängden för den ursprungligen infraröda strålningen ökat mer än tiofaldigt under dess resa i rymden. Källans rödförskjutning indikerade att den signal som inspelats av forskare sändes ut för 13,3 miljarder år sedan, eller bara 500 miljoner år efter Big Bang. Detta är det längsta avstånd som någonsin har registrerats för syre, och dess närvaro indikerar att tidigare generationer av stjärnor också måste existera i denna galax.
Förutom de syreutsläpp som registrerades vid ALMA, märkte forskarna också svagare väteutsläpp med VLT. Avståndet till galaxen bestämd utifrån dessa observationer överensstämmer med det som erhålls från syrgaslinjen. Således visar sig MACS1149-JD1 vara den mest avlägsna galaxen med ett tillförlitligt bestämt avstånd och den mest avlägsna galaxen som någonsin har observerats på ALMA eller VLT.
Den första förstorade bilden visar vilken galax MACS1149-JD1 sågs av ESO: s VLT; den andra är hur Hubble rymdteleskopet såg denna galax. De vita konturerna visar zonerna med joniserat syre sett av ALMA-teleskopet.
"Vi ser denna galax i en tid då universum bara var 500 miljoner år gammalt - och det visar sig att det vid den tidpunkten redan var bebodd av mogna stjärnor," förklarar Nicolas Laporte, andra författare till artikeln.
"Vi kan använda denna galax för att undersöka en tidigare, helt okänd period i rymdhistorien."
Under en tid efter Big Bang fanns det inte syre i universum: det verkade som ett resultat av fusionsprocesser i tarmarna hos de första stjärnorna och sedan, när supernovaexplosioner inträffade, spriddes det i rymden. Syreregistrering i MACS1149-JD1 visar att bara 500 miljoner år efter universums början har dessa tidiga generationer av stjärnor redan bildats och lyckats producera tillräckligt med syre. För att ta reda på när de första armaturerna började dyka upp rekonstruerade forskarna den tidiga historien om MACS1149-JD1 från infraröd data erhållna av Hubble- och Spitzer-teleskopet. Det visade sig att den observerade ljusstyrkan i galaxen förklaras väl av en modell där början av stjärnbildningen går tillbaka till en epok bara 250 miljoner år efter Big Bang. Dessutom tros det idagatt de "mörka åldrarna" kom 377 miljoner år efter universums födelse - det vill säga antas att MACS1149-JD1 började bildas i rekombinationens era.
Kampanjvideo:
Således får MACS1149-JD1 forskare att undra när de första galaxerna härstammade. Objektets ålder upptäckte indikerar att de fanns långt före den tid då vi nu kan registrera dem.
Tidigare hittades det mest avlägsna syret i en galax som föddes 700 miljoner år efter Big Bang. Enligt forskarnas uppskattningar visade det sig att det var cirka tio gånger mindre än den observerade syremängden i solen.
Nikolay Khizhnyak
