Ved at kigge længere tilbage i tiden, afslører James Webb -rumteleskopet omsider de første galakser – og en meget mærkelig ung kosmos
Mange millioner af år efter Big Bang opstod et lyspunkt i et mørkt univers. Denne første stjerne begyndte at sprænge stråling, der bankede elektroner fra den omgivende tåge af brint. Flere stjerner dannede sig og gjorde næsten alle de uigennemsigtige, neutrale brintatomer til en gennemsigtig bouillon af ioniseret brint, så lyset kunne rejse frit gennem de ekspanderende kosmos. Dette var slutningen på de kosmiske mørke tidsalder og starten på Galaxy -dannelsen.
Disse første stjerner og de galakser, de dannede, var meget forskellige fra alt, hvad vi ser i det moderne univers. For det første blev de næsten udelukkende fremstillet af brint og helium med spormængder lithium, fordi der ikke eksisterede nogen tungere elementer endnu. ”Den kemi, vi ser, kan kun laves i stjerner,” siger Richard Ellis på University College London.
Indtil 2022 var den ældste kendte galakse en kaldet GN-Z11, som dannede omkring 400 millioner år efter Big Bang. Vi ved dette på grund af en ejendom kaldet Redshift: Udvidelsen af universet betyder, at jo mere fjernt et objekt er, jo hurtigere bevæger den sig væk fra os, og jo hurtigere denne bevægelse, det rødere bliver det lys. Lys tager tid at rejse, så jo mere fjernt et objekt er – og jo højere det er rødskift – jo tidligere i universets historie ser vi det. GN-Z11 har en rødskift på ca. 11.
Takket være James Webb Space Telescope (JWST) ved vi imidlertid nu, at der er galakser, der er meget mere gamle end GN-Z11. JWST er større og mere følsom end noget teleskop, der kom før, så det har enormt forbedret vores syn til det tidlige univers siden lanceringen i 2021. Det dybere look har vist en uventet overflod af store galakser i de første milliarder år efter Big Bang .
Vi kan ikke se de allerførste galakser direkte endnu, og vi er måske aldrig i stand til det, men JWST kommer nærmere og tættere. Den tidligste galakse med en bekræftet afstand har en rødskift på omkring 14, hvilket placerer den omkring 290 millioner år efter Big Bang. Det dannede sandsynligvis mindst 100 millioner år tidligere, siger Kevin Hainline på University of Arizona. ”For tre år siden ville jeg have sagt, at de første galakser dannede sig ved en rødskift på 15 til 20, og nu vil jeg sige 20 til 30,” siger Garth Illingworth ved University of California, Santa Cruz. En rødskift på 30 indikerer dannelse omkring 100 millioner år efter Big Bang. ”Det er tydeligt, at tingene skete hurtigere, end vi forventede,” siger han.
James Webb Space Telescope
Vi er ikke helt sikre på, hvorfor det er, men forholdene i det tidlige univers – relativt tæt, uden gamle stjerner eller tunge elementer – kunne have gjort det muligt for galakser at danne hurtigere end de gør i det moderne kosmos. ”JWST -observationer ændrer understøttelsen af, hvordan galakser dannes,” siger Illingworth.
Det kunne tvinge os til at overveje udviklingen af det tidlige univers, og hvordan sagen opførte sig der. ”Vi kan bruge disse galakser til at teste vores ideer om, hvordan universet fungerer,” siger Marcel Neeleman ved US National Radio Astronomy Observatory i Virginia.
Så at finde de første galakser og finde ud af, hvordan de dannede, giver os indsigt i staten for de tidlige kosmos, der er skrevet stort, men det er ikke alt. Disse galakser var vært for de stjerner, der smed de kemiske elementer, der udgør livet, som vi kender det, og faktisk endda vores egne kroppe. ”Når vi ser på disse tidlige galakser,” siger Hainline, ”det er et direkte link til, hvem vi er, og hvor vi kom fra.”