Ένας από τους γαλαξίες στην πρώτη εικόνα JWST είναι παράξενα φτωχός σε μέταλλο

Η πρώτη εικόνα του JWST εξέπληξε όλους όσους εκτιμούν την αστρονομική φωτογραφία. Ωστόσο, οι επαγγελματίες αστρονόμοι παρατήρησαν κάτι περισσότερο και έχουν ήδη δημοσιεύσει την προεκτύπωση μιας εργασίας στο ArXiv.org – μια εξαιρετικά γρήγορη αλλαγή σε έναν τομέα όπου η ανάλυση συνήθως διαρκεί χρόνια.

Τα μόνα στοιχεία στο πρώιμο σύμπαν ήταν το υδρογόνο, το ήλιο και λίγο λίθιο. Όλα τα άλλα, τα οποία οι αστρονόμοι συλλογικά αναφέρουν ως μέταλλα, σχηματίστηκαν σε αστέρια – ιδιαίτερα στη θανατηφόρα δίνη γιγάντων.

Κατά συνέπεια, όταν κοιτάμε πίσω σε πολύ παλιούς γαλαξίες, βλέπουμε χαμηλές συγκεντρώσεις μετάλλων – απλώς δεν είχε έρθει η ώρα για πολλά αστέρια να σχηματιστούν, να ζήσουν και να διαδώσουν τα μέταλλα τους σε κοντινές περιοχές. Το JWST πρόσφερε στον Δρ Μίρκο Κέρτι του Πανεπιστημίου του Κέιμπριτζ και στους συν-συγγραφείς την ευκαιρία να εξετάσουν γαλαξίες ακόμη πιο παλιούς από αυτούς που μπορούσαμε να δούμε καθαρά στο παρελθόν.

Οι συγγραφείς διάλεξαν τρεις γαλαξίες υψηλής μετατόπισης προς το κόκκινο από την πρώτη φωτογραφία – αυτό δείχνει ότι βρίσκονται πολύ μακριά και έτσι τους βλέπουμε κοντά στην αυγή του χρόνου. Τα φάσματα των τριών εξετάστηκαν για να προσδιοριστεί η μέση σύνθεση του οξυγόνου σε κάθε γαλαξία, ως υποκατάστατο για άλλα στοιχεία βαρύτερα από το λίθιο.

Σε δύο περιπτώσεις τα αποτελέσματα ταίριαξαν με τις προσδοκίες – κάθε γαλαξίας ήταν χαμηλός σε μέταλλα, αλλά μόνο τόσο χαμηλός όσο θα περιμέναμε, δεδομένων των όσων έχουμε δει από κάπως παλαιότερους γαλαξίες.

Το ID4590, το λιγότερο μαζικό από τα τρία, αποδείχθηκε έκπληξη, με περιεκτικότητα σε μέταλλο ακόμη χαμηλότερη από την αναμενόμενη. Με άλλα λόγια, αποτελείται σχεδόν εξ ολοκλήρου από υδρογόνο και ήλιο, δημιουργώντας ένα παζλ σχετικά με το γιατί άλλα στοιχεία δεν έχουν ακόμη εμφανιστεί.

Το γεγονός ότι δύο από τους τρεις γαλαξίες έχουν τοποθετήσει υπάρχοντα μοντέλα υποδηλώνει ότι δεν έχουμε παρεξηγήσει θεμελιωδώς το πρώιμο σύμπαν, αλλά το ID4590 υποδεικνύει ότι τα μοντέλα μας χρειάζονται πιθανώς κάποιες τροποποιήσεις. Μόνο ένα μεγαλύτερο μέγεθος δείγματος θα μας πει πόσο μεγάλες είναι οι απαιτούμενες τροποποιήσεις.

Οι πιο ογκώδεις γαλαξίες στο δικό μας τμήμα του σύμπαντος έχουν υψηλότερη περιεκτικότητα σε μέταλλα από τους μικρότερους, αλλά αυτό λαμβάνεται υπόψη στο μοντέλο Curti και των συνεργατών που χρησιμοποίησαν, επομένως η χαμηλή μάζα της ανωμαλίας είναι απίθανο να αποτελεί εξήγηση.

Τα μοντέλα της εξέλιξης του μετάλλου βασίζονται σε γαλαξίες με μετατοπίσεις στο ερυθρό έως περίπου 3,3. Υποδεικνύουν ότι ο σχηματισμός μετάλλων (και συνεπαγόμενη η γέννηση των αστεριών) συμβαίνει αρκετά ομαλά, παρά σε απότομες εκρήξεις, σε εξελιγμένους γαλαξίες. Το ID4590 έχει μια μετατόπιση προς το κόκκινο 8,5, τοποθετώντας το σε απόσταση μεγαλύτερη από 30 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά και υποδεικνύοντας πόσο πιο πίσω στο χρόνο μπορεί να δει το JWST.

Ο βαρυτικός φακός που παρέχεται από το πιο κοντινό σύμπλεγμα SMACS J0723.3–7327 συνέβαλε στην ικανότητα λήψης αρκετού φωτός από το τρίο για την ανάλυση των φασμάτων.

Το έργο πρόκειται να υποβληθεί σε αξιολόγηση από ομοτίμους για αποδοχή σε περιοδικό, αλλά είναι μια γεύση της πραγματικής επιστήμης που προέρχεται από το JWST, μαζί με όλες τις όμορφες φωτογραφίες.

[H/T New Scientist]