Έξι μακρινά αντικείμενα στην αυγή του σύμπαντος απεικονίζονται στις πρόσφατα δημοσιευμένες φωτογραφίες του Διαστημικού Τηλεσκοπίου James Webb. Οι εν λόγω εικόνες ανήκουν στο πρώτο σετ δεδομένων που είχε συλλέξει το Webb, στο πλαίσιο του προγράμματος Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS), με σκοπό να δοκιμάσει και να παρουσιάσει τις δυνατότητές του, το καλοκαίρι του 2022. Σύμφωνα με τις πρώτες εκτιμήσεις των ερευνητών, οι αμυδρές κόκκινες κουκίδες είναι πολύ μακρινοί γαλαξίες. Με ανάλυση του φωτός των αντικειμένων αυτών, οι ερευνητές συμπέραναν ότι τους βλέπουμε όπως ήταν 500 με 750 εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang, την εποχή που το σύμπαν είχε μόλις το 3% της σημερινής του ηλικίας. Η ίδια η παρατήρηση τόσο μακρινών αντικειμένων αποτελεί σημαντικό επίτευγμα για το James Webb. Ωστόσο, η περαιτέρω ανάλυση των χαρακτηριστικών τους προβληματίζει τους ερευνητές, που παρουσιάζουν τα αποτελέσματά της σε πρόσφατα δημοσιευμένη μελέτη στο επιστημονικό περιοδικό Nature.
Για την παρατήρηση, χρησιμοποιήθηκε το όργανο NIRCam του διαστημικού τηλεσκοπίου, το οποίο ανιχνεύει φως στο υπέρυθρο τμήμα της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, όπου εκπέμπουν τα παλαιότερα αστέρια και γαλαξίες. Οι παρατηρήσεις αυτές επιτρέπουν στους επιστήμονες να δουν πίσω στο χρόνο περίπου 13,5 δισεκατομμύρια χρόνια, κοντά στις απαρχές του σύμπαντος.
Εικόνα: NASA, ESA, CSA, I. LABBE
Η σημασία της ανακάλυψης δεν έγκειται στην παρατήρηση των γαλαξιών, αλλά στα απρόσμενα χαρακτηριστικά τους. Η ύπαρξη γαλαξιών σε αυτό το στάδιο της εξέλιξης του σύμπαντος ήταν αναμενόμενη, καθώς υπολογίζεται ότι σμήνη αστέρων είχαν αρχίσει να σχηματίζονται πολύ νωρίτερα. Στο δεδομένο χρονικό σημείο όμως, οι προηγούμενες παρατηρήσεις και τα υπάρχοντα μοντέλα υποδείκνυαν ότι θα βλέπαμε νεαρούς γαλαξίες, με μικρή μάζα, στα αρχικά στάδια σχηματισμού τους. Αντίθετα, οι έξι γαλαξίες που παρατηρήθηκαν έχουν μάζα 100 φορές μεγαλύτερη της αναμενόμενης και προσεγγίζουν περισσότερο τους σημερινούς γαλαξίες.
Ο Joel Leja, ερευνητής που συμμετείχε στην μελέτη, εξήγησε ότι οι γαλαξίες που ανακάλυψε η ομάδα είναι τόσο μεγάλοι, που η ύπαρξή τους σε αυτό το στάδιο εξέλιξης του σύμπαντος αντιτίθεται στο 99% των κοσμολογικών μοντέλων. Σύμφωνα με τα υπάρχοντα μοντέλα που προσεγγίζουν καλύτερα τα σημερινά δεδομένα, οι γαλαξίες σχηματίζονται από τεράστια αέρια νέφη, τα οποία περιστρέφονται και καταρρέουν. Σε ορισμένα σημεία του νέφους δημιουργούνται συμπυκνώσεις μάζας, από τις οποίες προκύπτουν μετά από αρκετό χρόνο οι αστέρες. Η διαδικασία αυτή απαιτεί μερικά δισεκατομμύρια χρόνια. Γι’ αυτό τον λόγο προκαλεί έκπληξη η ανακάλυψη των νέων αντικειμένων. Σύμφωνα με τον Leja, η ύπαρξη μιας τόσο μεγάλης συγκέντρωσης μάζας, τόσο νωρίς στην ιστορία του σύμπαντος, θα απαιτούσε είτε αλλαγές στα κοσμολογικά μοντέλα είτε την αναθεώρηση του τρόπου σχηματισμού γαλαξιών στο πρώιμο σύμπαν. Ωστόσο, για να γίνει κάτι τέτοιο πρέπει πρώτα να επιβεβαιωθεί πως τα μακρινά αντικείμενα είναι πράγματι γαλαξίες και πως η πρώτη ερμηνεία των παρατηρήσεων που έχει δοθεί είναι η σωστή.
Εικόνα: NASA/MSFC/David Higginbotham
Υπάρχουν ήδη διαφορετικές ερμηνείες του παράδοξου των δεδομένων που έλαβε το Webb. Μεταξύ αυτών, έχει προταθεί ότι η διαφορετική χημική σύσταση των πρώιμων και των σημερινών αστέρων ίσως να προκαλεί διαφορές στον τρόπο με τον οποίο εκπέμπουν φως. Τα βαριά χημικά στοιχεία που περιέχουν οι σημερινοί αστέρες δεν είχαν ακόμη παραχθεί στο σύμπαν στα πρώτα στάδια της εξέλιξής του. Ίσως η έλλειψη αυτών των στοιχείων στους πρώιμους αστέρες να αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο εκπέμπουν ακτινοβολία. Ακόμη, μπορεί να υπάρχουν σφάλματα στην κατανόησή μας για τον τρόπο σχηματισμού αστέρων τοπικά. Τέλος, ίσως οι συνθήκες στο πρώιμο σύμπαν να ήταν τόσο διαφορετικές από τις σημερινές, που οι γνώσεις μας για τον σχηματισμό γαλαξιών, και κατ’ επέκταση τα μοντέλα, που έχουν αναπτυχθεί με βάση αυτές, να μην είναι συμβατά και να μην μπορούν να εφαρμοστούν σε αυτή την εποχή της εξέλιξης του σύμπαντος.
Οι ερευνητές δεν προτρέχουν σε συμπεράσματα, αλλά αναγνωρίζουν πως πρέπει πρώτα να επιβεβαιωθεί η φύση των αμυδρών αυτών κουκίδων. Έχουν προγραμματιστεί επιπλέον παρατηρήσεις των αντικειμένων. Το James Webb σύντομα θα στραφεί ξανά προς αυτά, ώστε να συλλέξει τα φάσματά τους, μέσω των οποίων θα εξαχθεί η χημική σύσταση και οι φυσικές ιδιότητές τους.
