Az RX J2129–z8He II jelű galaxis egyrészt nagy vöröseltolódása, másrészt jellegzetes spektruma és erős emissziós vonalai miatt is figyelemre méltó. Egy új kutatás szerint a galaxis jellemzőiért a benne található legelső csillagok lehetnek a felelősek.

Művészi illusztráció a Világegyetem első csillagairól, amint szupernóvává válnak. (NAOJ)

Réges-régen a Világegyetem sokkal kevésbé volt látványos hely, mint ma: a semleges hidrogéngáz az összes látható fényt elnyelte, és átláthatatlanná tette az Univerzumot. Amikor az első csillagok felragyogtak és galaxisokká álltak össze, elkezdték bevilágítani az átlátszatlan Világegyetemet, és egyre nagyobb buborékokat képeztek átlátszó gázból.

Az úgynevezett III. populációs első csillagokat nagy érdeklődés övezi, a megtalálásuk azonban trükkös feladat. A csupán a csillagok első generációjából álló galaxisokat semleges gázfelhők takarhatják el, de azokat, amelyekben a III. populációs csillagok későbbi generációkkal keverednek, könnyebb megtalálni.

Egy kutatócsoport nemrég Xin Wang (University of Chinese Academy of Sciences) vezetésével talán azonosítani tudott egy ilyen galaxist. A kutatók a James Webb-űrtávcső felvételein találták meg az RX J2129-z8He II jelű csillagvárost, amely még a világ legérzékenyebb infravörös távcsöveivel is csupán egy alig látható vörös paca. A James Webb-űrtávcső spektruma alapján vöröseltolódása z=8,1623, vagyis 613 millió évvel az ősrobbanás után látjuk. Ez az az időszak, amikor az Univerzumot a csillagok és galaxisok még szorgalmasan ionizálták, lassan átlátszóvá változtatva azt.

A James Webb-űrtávcső felvétele egy előtérben lévő galaxishalmaz, az RX J2129 által lencsézett RX J2129–z8He II jelű galaxisról. (Wang et al. 2024)

Az RX J2129–z8He II spektruma erőteljesen eltolódik a rövid hullámhosszok felé, sokkal jobban, mint bármilyen ismert, z=7-nél nagyobb vöröseltolódású galaxisé. A spektrumban több markáns emissziós vonal látható, köztük az egyszeresen ionizált héliumé is. Ezek a tényezők arra utalnak, hogy a galaxisban van egy erőteljes ultraibolya-forrás. A közeli Világegyetemben ritka az egyszeresen ionizált héliumtól származó emisszió: a légkörüket vesztett nagy tömegű csillagokból, egy csillagból és egy fekete lyukból vagy neutroncsillagból álló kettős rendszerekből, illetve a táplálkozó szupernagy tömegű fekete lyukat tartalmazó galaxisokból származik. Valószínűleg ezek egyike sem lehet oka a galaxis héliumemissziós vonalának. A kutatók szerint a III. populációs nagy tömegű csillagok lehetnek az ionizáló ultraibolya sugárzás forrásai.

A James Webb-űrtávcső spektruma az RX J2129-z8He II jelű galaxisról. A kiemelésben az ionizált hélium emissziós vonala látható. A fluxus a rövidebb hullámhosszok felé addig növekszik, amíg a galaxisközi anyag le nem gyengíti. (Wang et al. 2024)

A kutatók fotoionizációs modellekkel szimulálták azoknak a galaxisoknak a jellemzőit, amelyek a III. populációs csillagok mellett fiatalabbakat is tartalmaznak. Azt találták, hogy egy 780 ezer naptömegű, III. populációs csillagokból álló csoport már képes lehet előidézni a spektrumban látott emissziós vonalakat. A korábbi modellek szerint ésszerű lehet, hogy egy galaxis ebben az időszakban ilyen sok III. populációs csillagot tartalmazzon.

Érdekes kérdés, hogy egy csillagváros miként adhat otthont egyszerre a III. populációs csillagoknak és az utódaiknak is. A kutatók szerint elképzelhető, hogy III. populációs csillagok később is kialakultak olyan érintetlen gázcsomókban, amelyekből a csillagkeletkezés első fázisában nem jöttek létre csillagok, vagy esetleg abban a gázban, ami a galaxis környezetéből került be a csillagvárosba.

A tanulmány mindenesetre ígéretes előrelépést jelent az első csillagok kutatásában. Igazolja, hogy az RX J2129–z8He II valószínűleg III. populációs csillagok otthona, de emellett pontosabb információkat is nyújt számunkra ezeknek a csillagoknak a spektrális jellemzőiről. Ennek birtokában pedig könnyebben azonosíthatók azok a galaxisok, ahol az első csillagokra bukkanhatunk.

Az eredményeket közlő tanulmány a The Astrophysical Journal Letters című lapban jelent meg, és szabadon hozzáférhető.

Forrás: AAS NOVA