Naukowcy odkryli najbardziej odległą galaktykę w historii

Cambridge, Massachusetts – Międzynarodowy zespół astronomów, w tym badacze z Centrum Astrofizyki | Harvard i SmithsonianOdkryj najbardziej odległy obiekt astronomiczny ze wszystkich: galaktykę.

Galaktyka kandydująca o nazwie HD1 znajduje się około 13,5 miliarda lat świetlnych od nas i została opisana w czwartek w Czasopismo Astrofizyczne. W towarzyszącym artykule opublikowanym w Comiesięczne powiadomienia o listach Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego, Naukowcy zaczynają spekulować, czym właściwie jest galaktyka.

Zespół proponuje dwa pomysły: HD1 może tworzyć gwiazdy w zdumiewającym tempie, a być może nawet jest domem dla gwiazd Wspólnoty III, pierwszych gwiazd we Wszechświecie — których do tej pory nigdy nie zaobserwowano. Alternatywnie, HD1 może zawierać supermasywną czarną dziurę o masie około 100 milionów mas Słońca.

„Odpowiadanie na pytania dotyczące natury tak odległego źródła może być trudne” — mówi Fabio Baccucci, główny autor badania MNRAS, współautor artykułu odkrywczego na temat ApJ i astronom z Center for Astrophysics. „To tak, jakby zgadywać narodowość statku z bandery, pod którą pływa, gdy jest daleko na brzegu, a statek jest w środku gęstej i burzliwej mgły. Widać niektóre kolory i kształty tego flaga, ale nie w całości, jest to ostatecznie długa gra analizy i wykluczenia nieprawdopodobnych scenariuszy” .

HD1 jest niezwykle jasny w świetle ultrafioletowym. Aby to wyjaśnić, „zachodzi tam jakiś aktywny proces, a jeszcze lepiej, miał miejsce kilka miliardów lat temu”, mówi Pacuchi.

Początkowo naukowcy postawili hipotezę, że HD1 to galaktyka ze standardowym rozbłyskiem gwiazd, galaktyka, która tworzy gwiazdy w szybkim tempie. Ale po obliczeniu, ile gwiazd produkowała HD1, uzyskali „niesamowitą szybkość – HD1 będzie tworzyć ponad 100 gwiazd rocznie. To co najmniej 10 razy więcej niż oczekujemy dla tych galaktyk”.

Wtedy zespół zaczął podejrzewać, że HD1 może nie tworzyć zwykłych, codziennych gwiazd.

„Pierwsza grupa gwiazd, która uformowała się we wszechświecie, była znacznie masywniejsza, jaśniejsza i gorętsza niż współczesne gwiazdy” – mówi Pacuchi. „Jeśli założymy, że gwiazdy wyprodukowane w HD1 są gwiazdami pierwszej, czyli grupy III, to ich właściwości można łatwiej wyjaśnić. W rzeczywistości gwiazdy z trzeciej grupy są w stanie wytworzyć więcej światła ultrafioletowego niż normalne gwiazdy, może wyjaśnić ekstremalną jasność ultrafioletową dla HD1”.

Jednak supermasywna czarna dziura może również wyjaśnić intensywną jasność HD1. Kiedy pożera ogromne ilości gazu, wysokoenergetyczne fotony mogą być emitowane z obszaru wokół czarnej dziury.

Jeśli tak, byłaby to zdecydowanie najstarsza supermasywna czarna dziura znana ludzkości, obserwowana znacznie bliżej Wielkiego Wybuchu niż obecny rekordzista.

„HD1 reprezentuje gigantyczne dziecko na sali porodowej we wczesnym wszechświecie” – mówi Avi Loeb Astronom w Centrum Astrofizyki i współautor badania MNRAS. „Przełamuje najwyższe zarejestrowane przesunięcie ku czerwieni kwazara prawie dwukrotnie, co jest imponującym wyczynem”.

HD1 odkryto po ponad 1200 godzinach obserwacji za pomocą teleskopu Subaru, teleskopu Vesta, Brytyjskiego Teleskopu Podczerwieni i Kosmicznego Teleskopu Spitzera.

„Znalezienie HD1 z ponad 700 000 obiektów było bardzo ciężką pracą” – mówi Yuichi Harikan, astronom z Uniwersytetu Tokijskiego, który odkrył galaktykę. „Czerwony kolor HD1 zaskakująco odpowiada oczekiwanym właściwościom galaktyki odległej o 13,5 miliarda lat świetlnych, co wywołało u mnie gęsią skórkę, gdy ją znalazłem”.

Zespół przeprowadził następnie dalsze obserwacje za pomocą Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA), aby potwierdzić odległość, która wynosi 100 milionów lat świetlnych od GN-z11, obecnego rekordzisty dla najdalszej galaktyki.

Korzystając z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, zespół badawczy wkrótce ponownie będzie monitorował HD1, aby zweryfikować jego odległość od Ziemi. Jeśli obecne obliczenia okażą się poprawne, HD1 będzie najdalszą i najstarszą galaktyką, jaką kiedykolwiek zarejestrowano.

Te same obserwacje pozwolą zespołowi głębiej zagłębić się w tożsamość HD1 i potwierdzić, czy jedna z ich teorii jest poprawna.

„Sformułowana kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu czarna dziura HD1 musiała wyrosnąć z masywnego nasienia w niespotykanym dotąd tempie” – mówi Loeb. „Ponownie, natura wydaje się bardziej kreatywna niż my”.