Med hjälp av rymdteleskopet James Webb har forskare från Köpenhamns universitet blivit de första att se bildandet av tre av de tidigaste galaxerna i universum för mer än 13 miljarder år sedan. Den sensationella upptäckten bidrar med viktig kunskap om universum och publiceras nu i Science .
För första gången i astronomins historia har forskare vid Niels Bohr Institutet sett födelsen av tre av universums absolut tidigaste galaxer, någonstans mellan 13,3 och 13,4 miljarder år sedan.
Upptäckten gjordes med hjälp av rymdteleskopet James Webb, som förde dessa första "liveobservationer" av bildande galaxer ner till oss här på jorden.
Genom teleskopet kunde forskarna se signaler från stora mängder gas som ackumuleras och ansamlas till en minigalax som håller på att byggas. Även om det är så här galaxer bildas enligt teorier och datorsimuleringar, hade det faktiskt aldrig bevittnats.
"Man kan säga att det här är de första "direkta" bilderna av galaxbildning som vi någonsin har sett. Medan James Webb tidigare har visat oss tidiga galaxer i senare skeden av evolutionen, ser vi här själva deras födelse, och därmed konstruktion av de första stjärnsystemen i universum", säger biträdande professor Kasper Elm Heintz från Niels Bohr Institute, som ledde den nya studien.
Forskarna uppskattar födelsen av de tre galaxerna till att ha inträffat ungefär 400–600 miljoner år efter Big Bang, explosionen som började det hela. Även om det låter som en lång tid, motsvarar det galaxer som bildas under de första 3–4 % av universums 13,8 miljarder år övergripande livstid.
Strax efter Big Bang var universum en enorm ogenomskinlig gas av väteatomer – till skillnad från idag, där natthimlen är spräcklig med en filt av väldefinierade stjärnor.
"Under de några hundra miljoner åren efter Big Bang bildades de första stjärnorna, innan stjärnor och gas började smälta samman till galaxer. Detta är den process som vi ser början på i våra observationer", förklarar docent Darach Watson.
Galaxernas födelse ägde rum vid en tidpunkt i universums historia som kallas återjoniseringens epok, då energin och ljuset från några av de första galaxerna bröt igenom vätgasdimmorna.
Det är just dessa stora mängder vätgas som forskarna fångade med hjälp av James Webb rymdteleskopets infraröda syn. Detta är den mest avlägsna mätningen av den kalla, neutrala vätgasen, som är byggstenen i stjärnorna och galaxerna, som hittills upptäckts av vetenskapliga forskare.
Studien genomfördes av Kasper Elm Heintz, i nära samarbete med – bland andra – forskarkollegorna Darach Watson, Gabriel Brammer och Ph.D. student Simone Vejlgaard från Cosmic Dawn Center vid Köpenhamns universitets Niels Bohr Institute – ett center vars uttalade mål är att undersöka och förstå universums gryning. Detta senaste resultat för dem mycket närmare att göra just det.
Forskargruppen har redan ansökt om mer observationstid med James Webb Space Telescope, med hopp om att utöka sitt nya resultat och lära sig mer om den tidigaste epok i bildandet av galaxer.
"För tillfället handlar det här om att kartlägga våra nya observationer av galaxer som bildas i ännu större detalj än tidigare. Samtidigt försöker vi hela tiden tänja på gränsen för hur långt ut i universum vi kan se. Så kanske vi kommer att nå ännu längre, säger Vejlgaard.
Enligt forskaren bidrar den nya kunskapen till att svara på en av mänsklighetens mest grundläggande frågor.
"En av de mest grundläggande frågorna som vi människor alltid har ställt är "Var kommer vi ifrån?" Här lägger vi ihop lite mer av svaret genom att belysa ögonblicket då några av universums första strukturer skapades. Det är en process som vi kommer att undersöka ytterligare, tills vi förhoppningsvis kan få plats med ännu fler delar av pusslet tillsammans", avslutar docent Brammer.
Studien utfördes av forskarna Kasper E. Heintz, Darach Watson, Gabriel Brammer, Simone Vejlgaard, Anne Hutter, Victoria B. Strait, Jorryt Matthee, Pascal A. Oesch, Pall Jakobsson, Nial R. Tanvir, Peter Laursen, Rohan P. Naidu, Charlotte A. Mason, Meghana Killi, Intae Jung, Tiger Yu-Yang Hsiao, Abdurro'uf, Dan Coe, Pablo Arrabal Haro, Steven L. Finkelstein och Sune Toft.
