Studie av bilder tatt av JWST har ført til oppdagelsen av en galakse i det tidlige universet omtrent en milliard år etter big bang, hvis lyssignatur tilskrives dens tåkegass som overgår stjernene. Galaksen er nå kalt GS-NDG-9422, og er kjemisk kompleks og har ikke populasjon III-stjerner. På samme måte ble den fjerneste galaksen JADES-GS-z14-0 dannet i det tidlige universet omtrent 290 millioner år etter at Big Bang ble funnet å ha metaller. I henhold til den nåværende forståelsen, bør den første generasjonen av stjerner i det tidlige universet være Populasjon III-stjerner med null metallisitet. I astronomi regnes ethvert grunnstoff som er tyngre enn helium som et metall. Kjemiske ikke-metaller som oksygen, nitrogen etc er metaller i kosmologisk sammenheng. Stjerner får metall beriket i hver generasjon etter supernova-hendelse.
Ved å bruke bilder tatt av NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) instrumentet til James Webb Space Telescope (JWST), har forskere identifisert en unik galakse fra det tidlige universet ved et rødt skifte på Z= 5.943 tilsvarende omtrent en milliard år etter big bang. Nå kalt GS-NDG-9422, kan denne galaksen være en manglende koblingsfase i galaktisk evolusjon mellom de første stjernene i universet og veletablerte galakser.
Det svake prikkbildet av galaksen GS-NDG-9422 har en unik lyssignatur. Kilden til lys som sees på bildet er galaksens varme gass. Lyset kom ikke fra stjernene.
I motsetning til massive stjerner i vårt lokale univers med en temperatur på omtrent 40,000 50,000 til 9422 12.8 °C, er stjerner i GS-NDG-80,000-galaksen ekstremt varme. Kanskje var denne galaksen i stjernedannelsesstadiet inne i en tett gasståke som produserte et stort antall massive, varme stjerner da lyset forlot denne galaksen for omtrent XNUMX milliarder år siden for å nå JWST nå. Observasjonen passer til datamaskinmodellen at konstant bombardement av tåkegassen av fotonene til de varme stjernene varmet opp tåkegassen til mer enn XNUMX XNUMX °C, noe som gjorde at den kunne skinne sterkere i nær-infrarødt lys enn stjernene.
En galakse dominert av tåkelys (i stedet for stjernelys) er på linje med miljøene til den første generasjonen av stjerner i det tidlige universet. Stjerner i slike galakser er Pop. III-stjerner med null metallisitet. Overraskende nok har imidlertid ikke galaksen GS-NDG-9422 Populasjon III-stjerner. JWST-data viser at GS-NDG-9422 er kjemisk kompleks.
Saken om den fjerneste galaksen JADES-GS-z14-0 dannet i det tidlige universet omtrent 290 millioner år etter Big Bang er fortsatt mer forvirrende. Stjerner i denne galaksen bør være Pop. III-stjerner med null metallisitet, men studier av infrarøde egenskaper til JADES-GS-z14-0-galaksen avslører nærvær av oksygen, noe som betyr at metallanrikning antyder at generasjoner av stjerner allerede burde ha fullført livssyklusen.
De første stjernene i universet har nullmetall eller ekstremt lavmetall. De kalles Pop III-stjerner (eller Population III-stjerner). Lavmetallstjerner er Pop II-stjerner. Unge stjerner har høyt metallinnhold og kalles "Pop I-stjerner" eller solar-metallstjernene. Med en relativt høy metallisitet på 1.4 % er solen en fersk stjerne. I astronomi regnes ethvert grunnstoff som er tyngre enn helium som et metall. Kjemiske ikke-metaller som oksygen, nitrogen etc er metaller i kosmologisk sammenheng. Stjerner får metall beriket i hver generasjon etter supernova-hendelse. Økende metallinnhold i stjerner indikerer yngre alder.
***
Referanser:
- Cameron AJ, et al 2024. Tåkedominerte galakser: innsikt i stjernenes begynnelsesmassefunksjon ved høy rødforskyvning. Publisert: 21. juni 2024. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, bind 534, utgave 1, oktober 2024, side 523–543, DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stae1547
- NASA-nyheter – I Odd Galaxy finner NASAs Webb en potensiell manglende kobling til de første stjernene. Tilgjengelig kl https://science.nasa.gov/missions/webb/in-odd-galaxy-nasas-webb-finds-potential-missing-link-to-first-stars/
- Prasad U., 2024. Tidlig univers: Den fjerneste galaksen «JADES-GS-z14-0″ utfordrer Galaxy Formation Models. Vitenskapelig europeisk. Publisert 12. august 2024. Tilgjengelig på https://www.scientificeuropean.co.uk/sciences/space/early-universe-the-most-distant-galaxy-jades-gs-z14-0-challenges-galaxy-formation-models/
***
