Komunikat prasowy

Odkryto tlen w najdalszej znanej galaktyce

20 marca 2025

Dwa osobne zespoły astronomów wykryły tlen w najbardziej oddalonej galaktyce spośród znanych, JADES-GS-z14-0. Odkrycie zostało zaraportowane w dwóch osobnych badaniach. Udało się go dokonać dzięki Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), w której Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) jest partnerem. Ta rekordowa detekcja zmusi astronomów do przemyślenia, jak szybko formowały się galaktyki we wczesnym Wszechświecie.

JADES-GS-z14-0, odkryta w zeszłym roku, to najdalsza potwierdzona galaktyka, jaką zaobserwowano: jest tak daleko, że jej światło potrzebuje 13,4 miliarda lat, aby dotrzeć do nas, co oznacza, że widzimy ją w stanie, gdy Wszechświat miał zaledwie 300 milionów lat, około 2% obecnego wieku. Nowa detekcja tlenu przy pomocy ALMA, sieci teleskopów na chilijskiej pustyni Atakama, sugeruje, że galaktyka jest znacznie bardziej rozwinięta chemicznie niż się spodziewano.

„To jak znaleźć nastolatka w miejscu, w którym spodziewano się noworodków” mówi Sander Schouws, kandydat na doktora w Leiden Observatory w Holandii, pierwszy autor badań kierowanych przez Holendrów, a obecnie zaakceptowanych do druku w The Astrophysical Journal. „Wyniki pokazują że galaktyka uformowała się bardzo gwałtownie i również szybko dojrzewa, dodając do rosnącego stosu dowodów, że formowanie się galaktyk dzieje się znacznie szybciej niż oczekiwano.”

Galaktyki zwykle zaczynają swoje życie jako pełne młodych gwiazd, które są zbudowane głównie z lekkich pierwiastków, takich jak wodór i hel. Gdy gwiazdy ewoluują, tworzą cięższe pierwiastki, takie jak tlen, które rozprzestrzeniają się w ich macierzystej galaktyce po śmierci gwiazdy. Badacze sądzili, że w wieku 300 milionów lat Wszechświat jest ciągle zbyt młody, aby posiadać galaktyki pełne ciężkich pierwiastków. Jednak dwa badania z użyciem ALMA wskazują, że JADES-GS-z14-0 ma około 10 razy więcej ciężkich pierwiastków niż się spodziewano.

„Byłem zdziwiony tymi nieoczekiwanymi rezultatami, ponieważ otwierają nowe spojrzenie na pierwsze fazy ewolucji galaktyk” wskazuje Stefano Carniani z Scuola Normale Superiore of Pisa we Włoszech, pierwszy autor artykułu zaakceptowanego do druku w Astronomy & Astrophysics. „Dowód, że galaktyka jest już dojrzała w niemowlęcym wieku Wszechświata rodzi pytania o to kiedy i jak powstają galaktyki.”

Wykrycie tlenu pozwoliło astronomom także na doprecyzowanie pomiarów odległości do JADES-GS-z14-0. „Detekcja dokonana przez ALMA oferuje nadzwyczajnie precyzyjny pomiar odległości do galaktyki z dokładnością 0,005 procent. Taki poziom precyzji – odpowiadający dokładności 5 cm na dystansie 1 km – pomaga dopracować nasze zrozumienie własności odległej galaktyki” dodaje Eleonora Parlanti, doktorantka w Scuola Normale Superiore of Pisa, autorka publikacji w Astronomy & Astrophysics study [1].

O ile galaktyka została pierwotnie odkryta przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST), potrzebna była ALMA, aby potwierdzić i dokładnie ustalić jej olbrzymią odległość” [2] mówi profesor Rychard Bouwens, członek zespołu z Leiden Observatory. „Pokazuje to niesamowitą synergię pomiędzy ALMA i JWST w pokazywaniu powstawania i ewolucji pierwszych galaktyk.

Gergö Popping, astronom ESO w European ALMA Regional Centre, który nie brał udziału w badaniach, komentuje: „Ta wyraźna detekcji tlenu w JADES-GS-z14-0 była naprawdę zaskakująca. Sugeruje, że galaktyki mogą powstawać znacznie szybciej po Wielkim Wybuchu, niż myślano. Wynik ten jest demonstracją ważnej roli, jaką ALMA odgrywa w odkrywaniu warunków, w których powstawały pierwsze galaktyki we Wszechświecie.”

Uwagi

[1] Astronomowie wykorzystali pomiary znane jako redszift (przesunięcie ku czerwieni), aby ustalić odległość do ekstremalnie dalekich obiektów. Wcześniejsze pomiary wskazywały, że galaktyka JADES-GS-z-14-0 ma redszift pomiędzy 14,12, a 14,4. Po wykryciu tlenu oba zespoły zawęziły wynik do redsziftu około 14,18.

[2] Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba to wspólny projekt NASA, Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) i Kanadyjskiej Agencji Kosmicznej (CSA).

Więcej informacji

Wyniki badań zaprezentowano w dwóch artykułach, które ukażą się w Astronomy & Astrophysics (https://aanda.org/10.1051/0004-6361/202452451) i The Astrophysical Journal.

Składy zespołów badawczych:

Kierowany przez Włochów, artykuł w Astronomy & Astrophysics: Stefano Carniani (Scuola Normale Superiore, Piza, Włochy [SNS]), Francesco D’Eugenio (Kavli Institute for Cosmology, University of Cambridge, Cambridge, Wielka Brytania [CAM-KIC]; Cavendish Laboratory, University of Cambridge, Cambridge, Wielka Brytania [CAM-CavL] oraz INAF – Osservatorio Astronomico di Brera, Mediolan, Włochy), Xihan Ji (CAM-KIC oraz CAM-CavL), Eleonora Parlanti (SNS), Jan Scholtz (CAM-KIC and CAM-CavL), Fengwu Sun (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, Cambridge, USA [CfA]), Giacomo Venturi (SNS), Tom J. L. C. Bakx (Department of Space, Earth, & Environment, Chalmers University of Technology, Gothenburg, Szwecja), Mirko Curti (European Southern Observatory, Garching bei München, Germany), Roberto Maiolino (CAM-KIC, CAM-CavL and Department of Physics and Astronomy, University College London, Londyn, Wielka Brytania [UCL]), Sandro Tacchella (CAM-KIC and CAM-CavL), Jorge A. Zavala (National Astronomical Observatory of Japan, Tokio, Japonia), Kevin Hainline (Steward Observatory, University of Arizona, Tucson, USA [UArizona-SO]), Joris Witstok (Cosmic Dawn Center, Kopenhaga, Dania [DAWN] and CAM-CavL), Benjamin D. Johnson [CfA], Stacey Alberts [UArizona-SO], Andrew J. Bunker (Department of Physics, University of Oxford, Oxford, UK [Oxford]), Stéphane Charlot (Sorbonne Université, CNRS, Institut d’Astrophysique de Paris, Paryż, Francja), Daniel J. Eisenstein (CfA), Jakob M. Helton (UArizona-SO), Peter Jakobsen (DAWN oraz Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, Kopenhaga, Dania), Nimisha Kumari (Space Telescope Science Institute, Baltimore, USA), Brant Robertson (Department of Astronomy and Astrophysics University of California, Santa Cruz, USA), Aayush Saxena (Oxford oraz UCL), Hannah Übler (CAM-KIC oraz CAM-CavL), Christina C. Williams (NSF NOIRLab, Tucson, USA), Christopher N. A. Willmer (UArizona-SO) oraz Chris Willott (NRC Herzberg, Victoria, Kanada).

Kierowany przez Holendrów, artykuł w The Astrophysical Journal: Sander Schouws (Leiden Observatory, Leiden University, Lejda, Holandia [Leiden]), Rychard J. Bouwens (Leiden), Katherine Ormerod (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, Liverpool, Wielka Brytania [LJMU]), Renske Smit (LJMU), Hiddo Algera (Hiroshima Astrophysical Science Center, Hiroshima University, Hiroshima, Japonia oraz National Astronomical Observatory of Japan, Tokio, Japonia), Laura Sommovigo (Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute, Nowy Jork, USA), Jacqueline Hodge (Leiden), Andrea Ferrara (Scuola Normale Superiore, Piza, Włochy), Pascal A. Oesch (Département d’Astronomie, Université de Genève, Versoix, Szwajcaria; Cosmic Dawn Center, Kopenhaga, Dania oraz Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, Kopenhaga, Dania), Lucie E. Rowland (Leiden), Ivana van Leeuwen (Leiden), Mauro Stefanon (Leiden), Thomas Herard-Demanche (Leiden), Yoshinobu Fudamoto (Center for Frontier Science, Chiba University, Chiba, Japonia), Huub Rottgering (Leiden), Paul van der Werf (Leiden).

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) jest międzynarodowym kompleksem badawczym w ramach partnerstwa pomiędzy ESO, U.S. National Science Foundation (NSF) oraz National Institutes of Natural Sciences (NINS) of Japan, we współpracy z Chile. ALMA jest finansowana przez ESO w imieniu Krajów Członkowskich, przez NSF we współpracy z National Research Council of Canada (NRC) i National Science Council of Taiwan (NSC) oraz przez NINS we współpracy z Academia Sinica (AS) na Tajwanie i Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). Budowa i zarządzanie ALMA są kierowane przez ESO w imieniu Krajów Członkowskich, przez National Radio Astronomy Observatory (NRAO), zarządzane przez Associated Universities, Inc. (AUI), w imieniu Ameryki Północnej oraz przez National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) w imieniu Azji Wschodniej. Joint ALMA Observatory (JAO) umożliwia zunifikowane kierowanie i zarządzanie budową, testowaniem i działaniem ALMA. 

Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) umożliwia naukowcom z całego świata na odkrywanie tajemnic Wszechświata z korzyścią dla nas wszystkich. Projektujemy, budujemy i zarządzamy światowej klasy obserwatoriami naziemnymi – których astronomowie używają do odpowiadania na ciekawe pytania i szerzenia fascynacji astronomią – a także promujemy międzynarodową współpracę w astronomii. Ustanowione w 1962 roku jako organizacja międzynarodowa, ESO jest wspierane przez 16 krajów członkowskich (Austria, Belgia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Irlandia, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy), a także Chile jako kraj gospodarz, oraz Australię jako strategicznego partnera. Siedziba ESO, a także jego centrum popularyzacji nauki i planetarium (ESO Supernova) znajdują się w pobliżu Monachium w Niemczech, natomiast chilijska pustynia Atakama – niesamowite miejsce z wyjątkowymi warunkami do obserwacji nieba – jest domem dla naszych teleskopów. ESO zarządza trzema lokalizacjami obserwacyjnymi w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada teleskop VLT (Very Large Telescope – Bardzo Duży Teleskop) oraz dwa teleskopy do przeglądów nieba. VISTA pracuje w podczerwieni, VLT Survey Telescope w zakresie widzialnym. W Paranal ESO zarządza także południowym obserwatorium CTA (Cherenkov Telescope Array South) – największym na świecie i najbardziej czułym obserwatorium promieniowania gamma. Wspólnie z międzynarodowymi partnerami ESO zarządza także radioteleskopami APEX i ALMA, które są instrumentami do obserwacji nieba w zakresach milimetrowym i submilimetrowym. Na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, budujemy „największe oko świata na niebo”, czyli Ekstremalnie Wielki Teleskop (Extremely Large Telescope, ELT). Nasza działalność w Chile jest zarządzana z biur ESO w Santiago, gdzie współpracujemy też z chilijskimi partnerami.

Linki

• Publikacja naukowa (Carniani et al.)
• Publikacja naukowa (Schouws et al.)
• Zdjęcia ALMA 
• Dla dziennikarzy: zasubskrybuj, aby otrzymywać w swoim jeżyki nasze komunikaty prasowe z embargo medialnym oraz zaaplikuj, aby wziąć udział w strategicznej wizycie mediów w ESO 2025 (częściowo finansowanej) (NOWOŚĆ)
• Dla naukowców: jeśli masz ciekawy temat, zgłoś swoje badania
• Nowe analizy ESO potwierdzają poważne szkody, które spowoduje planowany kompleks przemysłowy w pobliżu Paranal

Kontakt

Stefano Carniani
Scuola Normale Superiore
Pisa, Italy
Tel.: +39 050 509156
E-mail: stefano.carniani@sns.it

Sander Schouws
Leiden University
Leiden, The Netherlands
E-mail: sanderschouws@gmail.com

Eleonora Parlanti
Scuola Normale Superiore
Pisa, Italy
E-mail: eleonora.parlanti@sns.it

Rychard Bouwens
Leiden Observatory, University of Leiden
Leiden, The Netherlands
Tel.: +31 71 527 8456
E-mail: bouwens@strw.leidenuniv.nl

Jacqueline Hodge
Leiden Observatory, University of Leiden
Leiden, The Netherlands
Tel.: +31 71 527 8450
E-mail: hodge@strw.leidenuniv.nl

Gergö Popping
European ALMA Regional Centre, European Southern Observatory
Tel.: +49 89 3200 6247
E-mail: gpopping@eso.org

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6670
Tel. kom.: +49 151 241 664 00
E-mail: press@eso.org

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych