James Webb pushar gränsen till big bang: observerar rekordung galax

Rymdteleskopet James Webb har återigen bevisat att det kan pusha gränsen för det observerbara universum, genom att fånga in ljuset av en galax bara 280 miljoner år efter big bang. Den rekordunga galaxen ”MoM-z14” ger forskarna en inblick i den typ av miljö där de första galaxerna bildades, och dess överraskande egenskaper antyder ett mer komplext universum än man tidigare trott.

Rymdteleskopet James Webb, eller JWST, sköts upp den 25 december 2021 och är belägen hela 1,5 miljoner kilometer från jorden, där den kretsar kring solen. Ett av målen med rymdteleskopet är att utforska ”cosmic dawn”, en tid i universums historia då de första stjärnorna och galaxerna bildades. För att uppnå detta behövs stora speglar som kan fånga det svaga ljuset från avlägsna galaxer. Med sin guldbelagda primärspegel på över sex meter i diameter observerar JWST huvudsakligen infrarött ljus, vilket har en längre våglängd än det synliga ljuset vi ser. Detta beror på att ljuset från avlägsna galaxer förskjuts till längre, rödare våglängder på grund av universums expansion. Vi kallar denna förskjutning i våglängder för rödförskjutning, och ju större rödförskjutning en galax har, desto längre bort är den. Det betyder att när vi observerar galaxer med hög rödförskjutning ser vi dem vid en tidpunkt närmare big bang.

Innan JWST sköts upp satte Hubbleteleskopet rekord år 2015 genom att observera galaxen ”GN-z11” vid rödförskjutning 10,6, vilket översätts till 400 miljoner år efter big bang. Sedan uppskjutningen 2021 har JWST upprepade gånger satt ett nytt rekord för den mest avlägsna galaxen, och nu har den gjort det igen. Det tidigare rekordet til Hubble var 400 miljoner år, men galaxen ”MoM-z14” existerade redan när universum bara var 280 miljoner år gammalt. Upptäckten av MoM-z14 presenteras i en artikel ledd av Rohan Naidu vid MIT, USA. Galaxen observerades i det så kallade ”COSMOS Legacy Field”, och i videon nedan från Esa kan du se hur liten MoM-z14 ser ut i det stora COSMOS-fältet.

MoM-z14 är inte bara den mest avlägsna galaxen vi har observerat, utan den har också visat sig vara full av överraskningar. Galaxen är ljusstarkare än väntat baserat på teoretiska modeller av hur galaxer bildas. Modellerna antar att galaxer med hög rödförskjutning är små, ljussvaga och mer sällsynta än galaxer som Vintergatan och andra närliggande galaxer.

Höga halter av kväve har upptäckts i MoM-z14, något som JWST också har observerat i andra avlägsna galaxer. Höga halter av kväve är något som vi ser i de äldsta stjärnorna i vår egen galax, Vintergatan. Med tanke på att MoM-z14 existerar redan 280 miljoner år efter big bang, förväntar vi oss inte att stjärnorna har haft tillräckligt med tid att producera så pass mycket kväve att det skulle synas i galaxens spektrum. Forskarna misstänker att den höga mängden kväve kan bero på att supertunga stjärnor producerar mer kväve än Vintergatans stjärnor.

Så, vad betyder detta för JWST och avlägsna galaxer? JWST har återigen bevisat att den kan pusha gränserna för det observerbara universum, och har därmed gett oss en glimt av hur de första galaxerna såg ut. MoM-z14 ansluter sig nu till skaran av avlägsna, lysande galaxer, vilket visar oss att det unga universum kanske inte är så mörkt som vi först trodde. Galaxer som MoM-z14 antyder att vi kan fortsätta att pusha på gränserna mot cosmic dawn, och att det finns hopp om att observera fler galaxer långt, långt borta.