Jednym z najważniejszych zadań astrofizyki jest śledzenie tego, w jaki sposób powstają metale we wszechświecie, począwszy od Wielkiego Wybuchu do obecnej chwili. Kiedyś kosmos składał się głównie z wodoru, czyli najprostszego z pierwiastków. Istniał w nim także hel, lit oraz beryl, choć ich ilości były bardzo małe. Mówiąc o metalach, mamy na myśli wszystkie pierwiastki cięższe od wodoru i helu. Tworzą się one wyłącznie w gwiazdach, choć w niewielkim stopniu zostały także wyprodukowane podczas Wielkiego Wybuchu. To właśnie dzięki metalom powstały skaliste planety, takie jak Ziemia oraz życie. Narodziny kolejnych gwiazd sprawiały, że metaliczność wszechświata wzrastała.
Teleskop Webba na tropie starożytnych galaktyk
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba poszukuje obecnie słabych, wczesnych galaktyk, które mają ujawnić tajemnicę starożytnej metaliczności kosmosu. Naukowcy przyjrzeli się galaktyce GLASS-z13 i odkryli na niej węgiel. Są także podejrzenia, że może istnieć tam tlen oraz neon. W tym miejscu znajdują się tak zwane gwiazdy trzeciej populacji. Zgodnie z teorią są one najstarsze, a przy tym niezwykle masywne, jasne, gorące i praktycznie pozbawione metali. Ewentualne niewielkie ilości pochodziły z pierwszych supernowych.
Do tej pory naukowcy nie wiedzieli zbyt wiele o gwiazdach trzeciej populacji, bowiem są one niezwykle trudne do obserwacji. Z pomocą przyszedł jednak teleskop Webba, którego możliwości są naprawdę imponujące. Choć urządzenie nie widzi pojedynczych gwiazd, może wykrywać różne pierwiastki w galaktyce na podstawie ich charakterystycznych sygnatur świetlnych. Po analizie danych pozyskanych przez teleskop okazało się, że we wspomnianej galaktyce znajduje się bardzo dużo węgla. To odkrycie przeczy dotychczasowej wiedzy na temat gwiazd trzeciej populacji, które przecież miały być wolne od metali.
Naukowcy odkrywają kolejne tajemnice wszechświata
Potężny teleskop kosmiczny po raz kolejny wywrócił do góry nogami nasze teorie dotyczące wszechświata. Co ciekawe, do tej pory naukowcy nie mieli w ogóle pewności, czy gwiazdy trzeciej populacji naprawdę istnieją. Z tego względu podchodzą do sprawy z dużym dystansem i przygotowują alternatywne teorie. W starożytnej galaktyce znajduje się także ogromna czarna dziura. Istnieje podejrzenie, że w momencie, gdy pochłania materię, może jasno rozbłyskiwać jako aktywne jądro galaktyczne. Jest szansa, że teleskop Webba widzi właśnie ten sygnał świetlny, a obecność substancji chemicznych jest związana z obszarem jądrowym.
Warto dodać, że w galaktyce może istnieć jeszcze jedno potencjalne źródło węgla. Są nim asymptotyczne gwiazdy olbrzymów, znane jako gwiazdy AGB. To ogromne obiekty, które w niewielkim stopniu produkują metale. Ich ewolucja zajmuje jednak mnóstwo czasu. Z tego względu, gdy wszechświat miał zaledwie 350 milionów lat, nie było gwiazdy żyjącej wystarczająco długo, aby mogła stać się AGB. Oznacza to, że tego typu obiekty nie mogły przyczynić się do wytworzenia węgla w opisywanej galaktyce.
Póki co naukowcy nie są w stanie powiedzieć, skąd konkretnie pochodzi pierwiastek. Być może jest to skutek wybuchu pierwszych supernowych — przodków gwiazd trzeciej populacji. Teleskop Webba potrzebował 65 godzin na zebranie danych. Konieczne było bardzo długie naświetlanie, bowiem galaktyka emituje niezwykle słabe światło. Na podstawie uzyskanych informacji naukowcy byli w stanie przygotować jedynie wstępne wyjaśnienia dotyczące zaobserwowanej metaliczności. Badacze szacują, że w przyszłości, gdy będą już możliwe badania wielkopowierzchniowe i dostępne soczewki grawitacyjne, uda się znaleźć lepsze wytłumaczenie dla tego zaskakującego odkrycia.