Wszystko, z czego jesteś zbudowany: tlen w oddychanym powietrzu, węgiel w komórkach, wapń w kościach. Te pierwiastki nie istniały od początku wszechświata. Powstały dopiero we wnętrzach pierwszych gwiazd, które potem wybuchły i rozsiały je po kosmosie. Teleskop Webba właśnie zajrzał do galaktyki sprzed niemal 13 miliardów lat i przyłapał ten proces u samego początku. To najbardziej pierwotna chemicznie galaktyka, jaką dotąd udało się zbadać.
Międzynarodowy zespół pod kierunkiem prof. Kimihiko Nakajimy z Uniwersytetu Kanazawa opisał obiekt o nazwie LAP1-B w badaniu opublikowanym 13 maja 2026 w czasopiśmie Nature. Galaktyka istniała zaledwie 800 milionów lat po Wielkim Wybuchu, w epoce, którą astronomowie nazywają kosmicznymi mrokami. Jej światło leciało do nas około 13 miliardów lat.
Galaktyka, która prawie nie zna tlenu
Sercem odkrycia jest jedna liczba: zawartość tlenu w LAP1-B to mniej więcej 1/240 tego, co znajdziemy w Słońcu. To rekord. Żadnej galaktyki z tak wczesnego okresu nie udało się dotąd przyłapać w stanie tak ubogim w cięższe pierwiastki.
Dla astronomów ilość tlenu działa jak licznik dojrzałości galaktyki. Im więcej cięższych pierwiastków, tym więcej pokoleń gwiazd zdążyło się w niej narodzić, spalić i wybuchnąć, wzbogacając gaz. LAP1-B jest niemal pusta pod tym względem, a to oznacza, że oglądamy ją w momencie, gdy chemiczna historia wszechświata dopiero się zaczynała. Gaz wewnątrz tej galaktyki to głównie czysty wodór i hel pozostałe po Wielkim Wybuchu, z ledwie śladowymi domieszkami tlenu.
„Natychmiast zachwyciło mnie ekstremalne ubóstwo tlenu widoczne w danych. Znalezienie galaktyki w tak pierwotnym stanie jest zdumiewające” przyznał Kimihiko Nakajima, profesor nadzwyczajny Uniwersytetu Kanazawa, w komunikacie prasowym uczelni. Według niego ten skład chemiczny jednoznacznie wskazuje na galaktykę uchwyconą tuż po jej narodzinach.
Jak w ogóle udało się ją zobaczyć
LAP1-B jest tak słaba i mała, że normalnie pozostałaby poza zasięgiem nawet Teleskopu Webba. Pomogła natura. Pomiędzy nami a galaktyką leży masywna gromada galaktyk o oznaczeniu MACS J0416, której grawitacja zadziałała jak gigantyczna soczewka. To zjawisko, zwane soczewkowaniem grawitacyjnym, zakrzywia i wzmacnia światło odległych obiektów. W przypadku LAP1-B powiększyło jej blask około stukrotnie.
Mając tę naturalną lupę, zespół wpatrywał się w jeden punkt nieba przez ponad 30 godzin, prowadząc głęboką spektroskopię. Spektroskopia to rozszczepianie światła na poszczególne barwy, trochę jak pryzmat tworzący tęczę. Z takiego „kodu kreskowego” astronomowie odczytują, jakie pierwiastki kryje obiekt i jak szybko się porusza. Dopiero ta technika pozwoliła zmierzyć skład chemiczny galaktyki, która na zwykłym zdjęciu Webba jest właściwie niewidoczna.
Odcisk palca pierwszych gwiazd
Poza skrajnym ubóstwem tlenu LAP1-B ma jeszcze jedną osobliwość: podwyższony stosunek węgla do tlenu. Ta konkretna proporcja pierwiastków odpowiada teoretycznym przewidywaniom dla materii rozsianej przez eksplozje pierwszych gwiazd we wszechświecie, tak zwanej populacji III.
To gwiazdy, których nikt nigdy bezpośrednio nie zaobserwował, choć teoria zakłada ich istnienie od dziesięcioleci. Miały powstać z samego wodoru i helu, bez śladu cięższych pierwiastków, zakończyć kosmiczne mroki i zapoczątkować produkcję materii, z której później uformowały się planety i życie. Skład chemiczny LAP1-B wygląda dokładnie tak, jakby galaktyka właśnie odziedziczyła pierwszą porcję pierwiastków po takich gwiazdach.
„Zwykle działamy jak kosmiczni archeolodzy, próbując odgadnąć przeszłość na podstawie starych gwiazd w naszym sąsiedztwie. Teraz możemy analizować gaz bezpośrednio z oryginalnej sceny sprzed 13 miliardów lat” podkreślił Nakajima w tym samym komunikacie.
Brakujące ogniwo kosmicznych skamielin
Zespół ustalił też, że LAP1-B jest niezwykle lekka. Jej masa to mniej niż 3300 mas Słońca, co przy galaktyce brzmi absurdalnie mało. Wniosek jest taki, że zdecydowana większość obiektu to niewidzialna ciemna materia w postaci halo otaczającego nieliczne gwiazdy i gaz.
Ta kombinacja, pierwotny skład plus dominacja ciemnej materii, czyni z LAP1-B niemal idealne dopasowanie do tak zwanych galaktyk karłowatych ultrasłabych (UFD), które krążą dziś w pobliżu Drogi Mlecznej. UFD to maleńkie, bardzo ciemne galaktyki złożone z gwiazd starszych niż 12 miliardów lat, często nazywane kosmicznymi skamielinami.
Masami Ouchi, profesor związany z Narodowym Obserwatorium Astronomicznym Japonii i Uniwersytetem Tokijskim, członek zespołu, wyjaśnił w komunikacie uczelni, że astronomowie od dawna podejrzewali, iż UFD mogą być pozostałościami najwcześniejszych galaktyk, lecz brakowało bezpośredniego dowodu. Jego zdaniem LAP1-B wygląda dokładnie jak teoretyczny przodek, którego do tej pory tylko sobie wyobrażano, a to pomaga rozwikłać, dlaczego kosmiczne skamieliny przetrwały w niezmienionej formie do dziś.
Co dalej i gdzie w tym wszystkim jesteśmy my
Następnym krokiem zespołu ma być przeszukiwanie nieba w poszukiwaniu jeszcze bardziej pierwotnych obiektów, w idealnym scenariuszu pierwszej galaktyki, jaka kiedykolwiek powstała. LAP1-B daje astronomom nowy sposób na mapowanie narodzin cięższych pierwiastków i formowania się najstarszych struktur kosmosu.
Teleskop Webba powstał wspólnym wysiłkiem NASA, Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) i kanadyjskiej CSA. Polska jest pełnoprawnym członkiem ESA od 2012 roku, więc obserwatorium to także część europejskiego, a pośrednio i polskiego wkładu w naukę. Dostęp do czasu obserwacyjnego Webba przyznawany jest w międzynarodowych konkursach, w których startują również polskie ośrodki astronomiczne. Dla każdego, kto kiedykolwiek spojrzał w nocne niebo i zastanawiał się, jak wyglądało pierwsze światło wszechświata, to badanie jest najbliższą odpowiedzią, jaką nauka do tej pory uzyskała.
Źródło zdjęcia wyróżniającego: kanazawa-u.ac.jp
