Kansainvälinen tähtitieteilijöiden ryhmä on tehnyt havaintoja ionisoituneesta hapesta vielä kauempana avaruudessa kuin koskaan aiemmin on onnistuttu havaitsemaan.

Muinoin olemassa olleen hapen etäisyys on selkeä merkki siitä, että hapen kotikulmilla on syntynyt tähtiä hyvin varhaisessa maailmankaikkeuden vaiheessa.

Tutkijat havainnoivat MACS1149-JD1-nimistä 13,28 miljardin valovuoden päässä Maasta siintävää galaksia Atacaman autiomaassa Chilessä sijaitsevilla ALMA-radioteleskoopeilla.

He huomasivat ionisoituneen hapen välittämän hyvin heikonlaisen infrapunasäteilyn hehkun ja päättelivät sen lähteneen matkaan tarkastellusta galaksista 13,3 miljardia vuotta sitten eli 500 miljoonaa vuotta alkuräjähdyksen jälkeen. Laskelmissa otettiin huomioon maailmankaikkeuden laajentuminen ja sen vaikutukset.

Hapen olemassaolo viittaa siihen, että galaksissa on ollut tähtiä jo ennen infrapunasignaalin matkan alkua.

Löydöksestä kerrottiin keskiviikkona Nature-tiedejulkaisussa.

Tutkijat havaitsivat hapen lisäksi myös samaisesta galaksista peräisin olevaa heikkoa vetysäteilyä Euroopan eteläisen observatorion Chilessä sijaitsevilla VLT-kaukoputkilla.

Kun mittaustulokset yhdistetään, vie MACS1149-JD1 kaikista kaukaisimman havaitun galaksin tittelin tarkoin mittauslukemin.

Tutkijoiden tarkkailema, kuvassa punaisena hehkuva hyvin kaukainen MACS1149-JD1–galaksi näyttäytyi 13,3 miljardia vuotta vanhassa muodossaan. (KUVA: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NASA/ESA HUBBLE SPACE TELESCOPE)

”Tämä galaksi näyttäytyy meille sellaisena kuin se oli universumin ollessa vain 500 miljoonaa vuotta vanha. Galaksilla oli jo tuolloin aikuisikään ehtineiden tähtien populaatio”, kertoi tutkimukseen osallistunut brittiläisen University College London -yliopiston tutkija Nicolas Laporte lehdistötiedotteessa.

”Täten voimme käyttää havainnoitua galaksia hyödyksi tutkimuksissa, joissa poraudutaan vielä varhaisempiin ja täysin kartoittamattomiin ajanjaksoihin kosmisessa historiassa”, Laporte jatkoi.

Alkuräjähdyksen jälkeen maailmankaikkeudessa ei ollut lainkaan happea. Happea alkoi muodostua ensimmäisten tähtien fuusioprosesseissa, ja se vapautui ensimmäisten tähtien kuoltua.

Ionisoituneen hapen havaitseminen MACS1149-JD1-galaksissa tarkoittaa sitä, että ensimmäiset kuolevat tähtisukupolvet toimivat universumin hapettajina jo 500 miljoonaa vuotta alkuräjähdyksen jälkeen.

Selvittääkseen sen, milloin kyseiset varhaiset tähdet syntyivät, tutkijat loivat rekonstruktion MACS1149-JD1-galaksin esihistoriasta. Historiankertomusta rakentaessaan tutkijat hyödynsivät Nasan ja Euroopan avaruusjärjestön Hubble-avaruusteleskoopin sekä Nasan Spitzer-avaruusteleskoopin hankkimaa infrapunasäteilydataa.

Kävi ilmi, että galaksin havainnoitu kirkkaus selittyy mainiosti mallilla, jonka mukaan varhaiset tähdet syntyivät vain 250 miljoonaa vuotta maailmankaikkeuden syntymän jälkeen.

Galaksin tähtien kypsyys herättää myös kysymyksen, milloin ensimmäiset galaksit ilmestyivät täydellisestä pimeydestä eli milloin niin sanottu kosminen aamunkoitto oikeasti alkoi.

Vahvistamalla MACS1149-JD1-galaksin iän tutkijat osoittivat tutkimusjulkaisussa selvästi, että galakseja on ollut olemassa ennen toistaiseksi havaitsemiskelpoisia galakseja.

”Kosmisen aamunkoiton alkuhetken määritteleminen on kosmologian ja galaksien muodostumista tutkivan tieteen Graalin malja. MACS1149-JD1-galaksia koskevien uusien havaintojen nojalla pääsemme yhä lähemmäksi ensimmäisen tähden syntymän valon suoraa tarkastelua! Ja koska me kaikki olemme tähtipölyä, liittyvät nämä tutkimukset suoraan juuriemme löytämiseen”, sanaili yksi tutkimuksen kirjoittajista, brittiläisen University College London -yliopiston professori Richard Ellis lehdistötiedotteessa.