Univerzum: olyan fényt észleltek, aminek nem is szabadna léteznie

A Hubble űrteleszkóp és más nagy teljesítményű műszerek segítségével egy olyan távoli galaxisból származó „lehetetlen” fényt fedeztek fel, amelynek nem is lett volna szabad láthatónak lennie. A kutatók szerint a rendkívül távoli csillagváros, az MXDFz4.4 galaxis meglepő felfedezése segíthet megmagyarázni, hogyan vált átlátszatlanból átlátszóvá az univerzum több milliárd évvel ezelőtt.

Az ősi kozmosz újabb rejtélyes jelenségére találtak magyarázatot Fotó: NASA

                  Az MXDFz4.4 galaxis mindössze 1,4 milliárd évvel az ősrobbanás után létezett, és valószínűleg segített utat nyitni a fotoncsatornák számára az egész                                   Fotó: NASA, ESA, CSA, STScI / Live Science

 „Ami igazán különleges ebben a galaxisban az az, hogy a fénye áthalad az intergalaktikus közeg [a galaxisok közötti ionizált plazma] nagy részén” -fűzi hozzá a kutató. Mivel az MXDFz4.4 egy nagyon korai és éppen ezért rendkívül távoli galaxis, a fényének át kellett haladnia az intergalaktikus plazma legnagyobb részén.

Különleges ionizáló fényt bocsát ki magából az ősi galaxis

Az MXDFz4.4 galaxist a mérete és a csillagkeletkezési sebessége teszi különösen szokatlanná. A galaxis területe nagyjából 100-szor kisebb mint a Tejútrendszeré, mégis körülbelül tízszer gyorsabban alakulnak ki benne a csillagok mint a mi galaxisunkban, így nagyszámú fiatal és hatalmas csillag tömörül össze egy viszonylag kis kompakt térben.

A Tejútrendszer felülnézeti képe,a Nap helyével a galaxisban  Fotó: NASA / Wikimedia Commons

Galaxisunk, a Tejútrendszer átmérője 30 kiloparszek, vagyis kereken 97 800 fényév. A Sbc típusú küllős spirálgalaxisok osztályába tartozó Tejútrendszer a becslések szerint legkevesebb 100 milliárd, de legfeljebb 400 milliárd csillagból áll. A Tejútrendszer legnagyobb vastagsága – ami a galaxisunk központjában mérhető - 5 kiloparszek, azaz 16 300 fényév.

Ilias Goovaerts szerint e sajátos zsúfoltság okozza azt a hatást, ami segít kialakítani azokat a galaxisból származó tiszta csatornákat a környező gázban, amely lehetővé teszi az ionizáló fény távozását mind az MXDFz4.4 galaxisból, mind pedig a galaxisok közötti ionizált plazmától zavaros téren át. 

A tudóscsoport becslése szerint a galaxis ionizáló fényének a fele vagy akár az egésze is elszökik valahol. 

A múlt év októberében tett felfedezés külön érdekessége, hogy az többé kevésbbé véletlenszerűen történt. 

Az MXDFz4.4 galaxis illusztrációja   Fotó: NASA/ESA, Leah Hustak (STScI))

Goovaerts a Hubble űrtávcső egy mélyűri területről készített felvételét vizsgálta meg, hogy ellenőrizze, keresett-e ott már valaki hasonló jelet. Néhány órányi vizsgálat eredményeként egy igen ígéretesnek látszó jelre bukkant.

 „Az első naptól fogva nagyon izgatottak voltunk, de végül aztán hónapokba telt, mire beérett a munka és sikerült meghatároznunk a galaxis összes tulajdonságát”- mondja a tanulmány vezető szerzője. 

Az ősrobbanás utáni fiatal univerzum sok titkát még nem ismerjük  Fotó: Romolo Tavani

A kutatási eredmények egy szokatlanul gazdag megfigyeléssorozaton alapulnak: egyrészt a Hubble-űrtávcső 40 órás fotóészleléseiből állnak, másrészt a James Webb űrtávcső (JWST) számos hullámhosszon elvégzett képalkotásán, amelyet a galaxis csillagainak és csillagkeletkezési történetének a jellemzésére használnak; továbbá az egyik legmélyebb spektrumon, amelyet valaha egyetlen kozmikus objektumról készítettek, és amit nagyjából hat napnyi megfigyelés alatt gyűjtöttek a VLT Multi-Unit Spectroscopic Explorer műszerével. 

Ősi galaxisok halmaza a korai univerzumból  Fotó: NASA

Ez a spektrum megerősítette a galaxis korábban becsült távolságát a Lyman-alfa emissziós vonalán keresztül – ami egyfajta „hidrogén-ujjlenyomatként”, vagyis a gerjesztett hidrogéngáz által kibocsátott fényként szolgál, és amit a csillagászok a kozmikus távolság és idő mérésére használhatnak. 

Ebből a korai időszakból származó egyetlen galaxis sem mutatott korábban jól észlelhető, illetve detektálható ionizáló fényt, ezért az MXDFz4.4 galaxis egészen egyedülállónak számít – jegyezi meg a tanulmány társszerzője, Marc Rafelski, az STScI Hubble Űrteleszkóp küldetésvezető-helyettese. 

                                                                      Csillagokban sűrű terület a Tejútrendszerben, infravörös tartományban készített felvételen                                                                                            Fotó:  NASA/JPL-Caltech/S. Stolovy (Spitzer Science Center/Caltech) 

A kutatók szerint az MXDFz4.4-ben megfigyelthez hasonló erőteljes csillagkeletkezési kitörések fontos szerepet játszhattak a korai univerzum intergalaktikus hidrogénfelhőjének az eloszlatásában. A tudósok azt feltételezik, hogy az MXDFz4.4 azonban nem tekinthető unikumnak, és a közeli jövőben még számos ehhez hasonló korai galaxist fognak felfedezni.

A tanulmány teljes terjedelmében itt olvasható el angol nyelven.

Az Astrophysical Journal csillagászati szakfolyóiratban június 23-án megjelent kutatás:

• egy olyan, az univerzum egészen korai időszakából származó galaxist fedezett fel,
• amelynek a távolságára, illetve a korára figyelemmel nem is lett volna szabad látszania,
• és ezt a szokatlan láthatóságát annak köszönheti, hogy nagy mennyiségű ionizáló fényt bocsát ki,
• ami képes volt folyosókat hasítani a fényt elnyelő és a korai univerzumra jellemző intergalaktikus hidrogénködben.