Într-un studiu nou, oamenii de știință de la Universitatea din Missouri s-au uitat adânc în univers și au găsit ceva neașteptat. Folosind imagini infraroșu preluate de la puternicul telescop spațial James Webb (JWST) de la NASA, au identificat 300 de obiecte care erau mai luminoase decât ar fi trebuit să fie.
"Aceste obiecte misterioase sunt galaxii candidate din universul timpuriu, ceea ce înseamnă că ar putea fi galaxii foarte timpurii", a declarat Haojing Yan, profesor de astronomie la Colegiul de Arte și Științe Mizzou și co-autor al studiului. "Dacă chiar și câteva dintre aceste obiecte se dovedesc a fi ceea ce credem că sunt, descoperirea noastră ar putea contesta ideile actuale despre modul în care s-au format galaxiile în universul timpuriu - perioada în care primele stele și galaxii au început să prindă contur."
Dar identificarea obiectelor din spațiu nu se întâmplă într-o clipă. Este nevoie de un proces atent, pas cu pas, pentru a confirma natura lor, combinând tehnologia avansată, analiza detaliată și un pic de muncă de detectiv cosmic.
**Pasul 1: Identificarea primelor indicii**
Cercetătorii de la Mizzou au început prin a utiliza două dintre camerele infraroșu puternice ale JWST: camera cu infraroșu apropiat și instrumentul cu infraroșu mediu. Ambele sunt special concepute pentru a detecta lumina din cele mai îndepărtate locuri din spațiu, ceea ce este esențial atunci când se studiază universul timpuriu.
De ce infraroșu? Pentru că, cu cât un obiect este mai departe, cu atât lumina sa a călătorit mai mult pentru a ajunge la noi.
"Pe măsură ce lumina de la aceste galaxii timpurii călătorește prin spațiu, se întinde în lungimi de undă mai lungi - trecând de la lumina vizibilă la infraroșu", a spus Yan. "Această întindere se numește deplasare spre roșu (redshift) și ne ajută să ne dăm seama cât de departe sunt aceste galaxii. Cu cât deplasarea spre roșu este mai mare, cu atât galaxia este mai departe de noi pe Pământ și cu atât este mai aproape de începutul universului."
**Pasul 2: 'Abandonul'**
Pentru a identifica fiecare dintre cele 300 de galaxii candidate timpurii, cercetătorii de la Mizzou au folosit o metodă consacrată numită tehnica de abandon (dropout).
"Detectează galaxiile cu deplasare spre roșu ridicată, căutând obiecte care apar în lungimi de undă mai roșii, dar dispar în cele mai albastre - un semn că lumina lor a călătorit pe distanțe și timpuri vaste", a spus Bangzheng "Tom" Sun, un student la doctorat care lucrează cu Yan și autorul principal al studiului. "Acest fenomen este indicativ al 'Lyman Break', o caracteristică spectrală cauzată de absorbția luminii ultraviolete de către hidrogenul neutru. Pe măsură ce deplasarea spre roșu crește, această semnătură se deplasează spre lungimi de undă mai roșii."
**Pasul 3: Estimarea detaliilor**
În timp ce tehnica de abandon identifică fiecare dintre galaxiile candidate, următorul pas este să verificăm dacă ar putea fi la deplasări spre roșu "foarte" mari, a spus Yan.
"Ideal, acest lucru ar fi făcut folosind spectroscopia, o tehnică care răspândește lumina pe diferite lungimi de undă pentru a identifica semnături care ar permite o determinare precisă a deplasării spre roșu", a spus el.
Dar atunci când datele spectroscopice complete nu sunt disponibile, cercetătorii pot utiliza o tehnică numită potrivire a distribuției energiei spectrale. Această metodă le-a oferit lui Sun și Yan o bază pentru a estima deplasările spre roșu ale galaxiilor lor candidate - împreună cu alte proprietăți, cum ar fi vârsta și masa.
În trecut, oamenii de știință au crezut adesea că aceste obiecte extrem de luminoase nu sunt galaxii timpurii, ci altceva care le imită. Cu toate acestea, pe baza constatărilor lor, Sun și Yan cred că aceste obiecte merită o privire mai atentă - și nu ar trebui excluse atât de repede.
"Chiar dacă doar câteva dintre aceste obiecte sunt confirmate a fi în universul timpuriu, ne vor forța să modificăm teoriile existente despre formarea galaxiilor", a spus Yan.
**Pasul 4: Răspunsul final**
Testul final va utiliza spectroscopia - standardul de aur - pentru a confirma descoperirile echipei. Spectroscopia descompune lumina în diferite lungimi de undă, la fel cum o prismă împarte lumina într-un curcubeu de culori. Oamenii de știință folosesc această tehnică pentru a dezvălui amprenta unică a unei galaxii, care le poate spune cât de veche este galaxia, cum s-a format și din ce este făcută.
"Unul dintre obiectele noastre este deja confirmat prin spectroscopie ca fiind o galaxie timpurie", a spus Sun. "Dar acest obiect singur nu este suficient. Va trebui să facem confirmări suplimentare pentru a spune cu siguranță dacă teoriile actuale sunt contestate."