Feltárulnak a vén galaxisok

ÍRTA: JAY BENNETT

Több mint 13 és fél milliárd éve az Univerzum csecsemőkorában még egyetlen csillag sem világított az őskáoszban. Ezt az időszakot a csillagászok sötét kornak nevezik, amikor minden majdani csillag és bolygó két alapanyaga, a hidrogén és a hélium töltötte meg a kozmoszt. Létezett egy titokzatos matéria, a sötét anyag is, amelynek gravitációs ereje összetett struktúrákba vonzotta a gázokat.

Az Orion-csillagködnek ebben a részében UV-sugárzás hatására létrejött szerves vegyület jelenlétéről adott hírt a James Webb. A világűrben most először föllelt metilkationok elvben segítik az összetett szénvegyületek és ezzel a szerves élet kialakulását.

Forrás: AZ ESA/WEBB, A NASA, A CSA ÉS M. ZAMANI (ESA/WEBB) FELVÉTELEIBŐL ÖSSZEÁLLÍTOTT KOMPOZITKÉP

Ahogy tágult és hűlt az Univerzum, a sötét anyag egy része gigászi gömbökké állt össze. Ezekben a halókban hihetetlen mértékben összesűrűsödött a gázanyag, és a hidrogénatomok a fokozódó gravitációs erő hatására héliummá alakultak át – és fölragyogtak a korai Világegyetem első csillagai. A kozmikus hajnal digitális formában rekonstruált változatát jómagam is megfigyelhettem, éspedig 3D-szemüvegen át. A Stanford Egyetem Kavli Asztrofizikai és Kozmológiai Intézetének vetítőjében ülve megcsodálhattam a sötét anyagot, az ernyőn kirajzolódó, kísértetiesen szürke szálakat, amint a szakadatlanul táguló űrben szerteszét ágaznak a halók között. A frissen született csillagok gigászi anyagörvényei kígyózva közelítettek a halók magja felé, és nem sokkal később létrejöttek az első galaxisok. A szakemberek évtizedek óta kutatják és elemzik a Világegyetem eredettörténetét. Tavaly azonban az ez idáig épített legnagyobb és legmodernebb űrtávcső igencsak átírta az első fejezeteket ebben a történetben.

A csillagász házaspár Marcia és George Rieke főszerepet játszott a James Webbűrtávcső műszereinek kifejlesztésében és üzembe helyezésében. Mögöttük izzó csillagból lövellő porfelhő tablója; a kép nem kis részben a közeli infravörös tartományban működő NIRCam és a közepes infravörösben dolgozó MIRI kamerának köszönhető.

Forrás: CHRIS GUNN (A RIEKE HÁZASPÁR PORTRÉJA); A NASA, AZ ESA, A CSA, AZ STSCI ÉS A WEBB ERO PRODUCTION CSAPATÁNAK 104 FELVÉTELÉBŐL ÖSSZEÁLLÍTOTT KOMPOZITKÉP

A James Webb-űrtávcső, angol rövidítéssel JWST által kirajzolt ősgalaxisok ugyanis az elméletileg vártnál fényesebbek, számosabbak és aktívabbak, ez a felfedezés pedig új irányt szabhat az egyetemes tér és idő kutatásának. Az elsőként megszületett csillagokat azért nem
láthatja a James Webb, mert a fényük már túl halvány ahhoz, hogy egyenként a nyomukra
lehessen bukkanni. Ezek a gigászira duzzadó, izzó égi szörnyek megszületésük után pár millió évvel, csillagászati léptékben pár pillanat múlva szupernóvaként robbantak szét. „Lassítva azért láthatjuk a folyamatot. A valóságban iszonyatos tempóban, villanásszerűen követhették egymást a változások” – fejtegette Tom Abel kozmológus. (Észrevettem, hogy Abel fülbevalója magzatpózban kuporgó embert ábrázol, erről azonnal a 2001: Űrodüsszeia című film zárójelenete, a kozmikus anyaméhben lebegő gyermek képe ötlött az eszembe.) A több százszoros naptömegű, szupernóvává lett csillagok szupernóvaként kibocsátott villanásai átalakították a Világegyetemet. Új kémiai elemek keletkeztek, és szóródtak szerteszét az űrben – a vízmolekula alkotóeleme, az oxigén, a bolygók építőeleme, a szilícium és a sejteknek energiát adó foszfor. Az első csillagok a környező hidrogéngáz atomjait alkotóelemeire hasítva oszlatták a sötétséget, tették átlátszóvá a kozmoszt a reionizációnak nevezett folyamat útján. Az átlátszóság nőtt, a csillagok forgataga mind nagyobb halmazokat alkotott, így jött létre például a mi Tejútrendszerünk magja is.

Az első csillagok Számítógépes szimuláció három korai gázfelhővel, csillagbölcsővel, 100 millió évvel az ősrobbanás után; ennyire a kezdetekig még a James Webb sem lát el.

Forrás: RALF KAEHLER ÉS TOM ABEL, STANFORD EGYETEM/KIPAC/SLAC

Abel az 1990-es években kezdett az első csillagok születésének modellezésébe, amikor még
senki sem tudhatta, vajon a legelső csillagászati objektum fekete lyuk, Jupiter-méretű égitest vagy valami teljesen más volt-e. Abel és munkatársai számítógépes szimulációi sokat segítettek annak bizonyításában, hogy elsőként csillagoknak kellett létrejönniük, mégpedig olyan régiókban, ahol a tömegvonzás akadályozta a környező kozmikus gázanyag elszökését. Abel azonban egy idő után felhagyott a csillagkeletkezés modellezésével, mondván: ezzel a témával kapcsolatban már semmi új nem derül ki. Aztán megépült a James Webb-űrtávcső, és mindent megváltoztatott…

A teljes cikket elolvashatja a magazin 2023. októberi lapszámában.