James Webb: olyan galaktikus szörnyet fedezett fel az űrtávcső, aminek nem szabadna léteznie

Az univerzum történetének egyik nagyon fontos és érdekes nyomára bukkanhattak az asztrofizikusok. A James Webb űrteleszkóp és a Chandra Röntgen Obszervatórium egy olyan születőben lévő galaxishalmazt fedezett fel, amely akkor – nem sokkal az ősrobbanás után – keletkezett, amikor az univerzum még mindössze csak egymilliárd éves volt.

A rejtélyes JADES-ID1 protohalmaz Fotó: X-ray: NASA/CXC/CfA/Á Bogdán; Forrás: Live Science

A protohalmaz felvételének az a változata, amelyen bejelöltek a forró gázfelhőben lévő néhány galaxist     Fotó:  X-ray: NASA/CXC/CfA/Á Bogdán / Live Science

Igazi rejtély övezi ezt a felfedezést abban a tekintetben, hogy hol helyezkedik el az univerzum történetének az idővonalán. A csillagászok megállapították, hogy a JADES-ID1 tömege 20 billió naptömeggel egyezik, és az átmérője körülbelül 1,1 millió fényév. Azt, hogy ez kozmikus léptékben milyen kis területet jelent, jól szemlélteti, hogy a hozzánk, a Tejútrendszerhez legközelebb fekvő csillagváros, az Androméda-galaxis távolsága kereken 2,5 millió fényév. Tehát, a JADES-ID1-nél maradva egy 1,1 millió fényév átmérőjű területen belül zsúfolódik össze 66 galaxis. A legtöbb univerzummodell azt jósolja, hogy egy ekkora protohalmaz leghamarabb csak az ősrobbanás után 2-3 milliárd évvel alakulhat ki.

Az univerzum története az ősrobbanástól   Fotó: ELTE

Meglepő módon a JADES-ID1 azonban már akkor létezett, amikor az univerzum mindössze körülbelül egymilliárd éves volt. Erre utal ugyanis az objektum 12, 7 milliárd fényév távolsága.

A fényév az a távolság, amit a fény – amelynek kerekítve 300 ezer km/másodperc a vákuumbeli terjedési sebessége – egy év alatt megtesz. Mivel Einstein speciális relativitáselmélete óta tudjuk, hogy az univerzumban egyetlen kölcsönhatás sem terjedhet gyorsabban a fény sebességénél és ami bármely inerciarendszerben a kibocsátó objektum vagy a megfigyelő sebességétől függetlenül állandó, vagyis egyszerűbben megfogalmazva minél távolabbra látunk el az univerzumban, annál messzebb tekintünk a múltba is.

Az, hogy a JADES-ID1 protohalmaz 12,7 milliárd évre fekszik tőlünk praktikusan tehát azt jelenti, hogy egy 12,7 milliárd évvel ezelőtti állapotot látunk.

A legáltalánosabban elfogadott és több empirikus bizonyítékkal is alátámasztott kozmológiai modell, az ősrobbanás elmélete szerint az univerzum 13,8 milliárd éve egy rendkívül sűrű és forró szingularitásból keletkezett. Ebből pedig az következik, hogy a JADES-ID1 halmaz már 1,1 milliárd évvel a világegyetem kialakulása után abban a formában létezhetett, ahogyan azt most látjuk.

Sokkal gyorsabb lehetett az univerzum növekedése az eddig feltételezetteknél

„Ez lehet a valaha látott legtávolabbi protohalmaz” – méltatja a felfedezés jelentőségét Akos Bogdan, a Harvard & Smithsonian Asztrofizikai Központ (CfA) tudományos munkatársa, akit a Live Science tudományos hírportál idéz. „A JADES-ID1 új bizonyítékot szolgáltat arra, hogy az univerzum jóval gyorsabban növekedett az eddig feltételezetteknél” – fűzi hozzá az asztrofizikus. A felfedezés komoly kérdéseket fogalmaz meg a galaxisképződés jelenlegi modelljeivel kapcsolatban.

Egy kifejlett spirálgalaxis asztrofotója  Fotó: NASA/JPL-Caltech

A galaxisok csillagok, csillagközi gázok és por, továbbá a láthatatlan sötét anyag gravitációsan kötött rendszerei. A tipikus galaxisokban legalább tízmillió és legfeljebb ezermilliárd csillag található, amelyek mind azonos központ körül keringenek, és amelyeknek több ezertől több százezer fényévig terjedhet az átmérője. A galaxisok között jellemzően több millió fényév a kozmikus távolság.

A csillagászok éppen ezért arra keresik a választ, hogy ez a protohalmaz, a JADES-ID1 hogyan alakulhatott ki ennyire gyorsan. Az elfogadott modellek szerint ugyanis az ősrobbanástól számított egymilliárd év nem lenne elegendő ennyi galaxis, illetve akár egy proto-galaxishalmaz keletkezéséhez sem. A jelenlegi modell szerint ugyanis egy-egy galaxishalmaz kialakulásához legalább 2-3 milliárd évre lenne szükség. A JADES-ID1 halmaz esete, ami már bizonyítható módon egymilliárd évvel az ősrobbanás után létezett, azonban mindezt megkérdőjelezi. 

A korai univerzumban kaotikus viszonyok uralkodtak   Fotó: ESA/Lives Science)

Úgy tűnik, hogy mind a galaxisok, mind pedig ezek kötött rendszerei, a galaxishalmazok sokkal hamarabb kialakulhattak az ősrobbanás utáni univerzumban, mint amit a jelenlegi modellek sugallnak. Ez viszont előrevetíti e modellek módosításának a szükségességét is.

A  Nature tudományos folyóiratban január 28-án megjelent tanulmány teljes terjedelmében angol nyelven itt olvasható el. 

A James Webb és a Chandra űrtávcsövek:

• egy olyan proto-galaxishalmazt fedeztek fel,
• amelyben hatvanhat csillagvárost azonosítottak az asztronómusok,
• és ami már alig egymilliárd évvel az ősrobbanás után is létezett,
• ez pedig nem illeszkedik a jelenlegi kozmológiai modellekbe.