Az új adatok azonban arra utalnak, hogy ezek a „galaxisok” valójában nagyon hűvös barna törpék, amelyek ráadásul a Tejútrendszerben vannak.
Extrém távolságok mérése
Amióta a James Webb-űrtávcső elkezdte vizsgálni az Univerzum ősi történetét, az egyik legnagyobb meglepetés az volt, hogy szokatlanul nagy számú fényes galaxist fedezett fel, amelyek már akkor is léteztek, amikor a Világegyetem mindössze félmilliárd éves volt.
A csillagászok az ilyen galaxisok távolságát a vöröseltolódásuk alapján határozzák meg: ez a fotonok energiájának csökkenése, miközben a táguló téridőben haladnak. A vöröseltolódás mérésének legpontosabb módja a spektroszkópia. A spektrális emissziós vagy abszorpciós vonalak nagyobb hullámhossz felé történő eltolódását mérve a csillagászok jó becslést kaphatnak egy objektum vöröseltolódásáról, így a távolságáról is.
Egy égitest spektrumának megfigyelése azonban időbe telik, ezért a nagy galaxis-felmérések során gyakran inkább először az úgynevezett fotometrikus vöröseltolódást vizsgálják. A kutatók a különböző szűrők használatával helyettesíthetik a spektrumot. A távolabbi galaxisok „kiesnek” a képből, ha megadott hullámhossznál rövidebb tartományokra szűrünk, mivel a hidrogén minden ez alatti fényt elnyel. A galaxisok a távolságuktól függően különböző hullámhossz-tartományokban tűnnek el: a közeli galaxisok az ultraibolya tartományban, míg a távolabbiak – amelyek fénye a vöröseltolódás miatt a nagyobb hullámhosszak felé tolódik – az infravörös tartományban.
A legkorábbi galaxisok?
Az ezidáig felfedezett legkorábbi galaxis, amelyet spektroszkópiával igazoltak, a MoM-z14, amely mindössze 280 millió évvel az ősrobbanás után jött létre. Idén azonban egy kutatócsoport azonosított egy másik korai galaxisjelöltet, a Capotaurót. Fotometrikus vöröseltolódása alapján ez a galaxis 200 millió évvel idősebb, mint a MoM-z14. Ahhoz, hogy a Világegyetem ilyen korai időszakában létezzenek, ezeknek a galaxisoknak rendkívül gyors ütemben kellett kialakulniuk, ezért a felfedezés meglepetést és kíváncsiságot váltott ki a szakemberekből.
A Capotauro ráadásul nincs egyedül. A Webb-űrtávcsővel a Hajógerinc csillagképben látható Lövedék-halmazban végzett felmérés során a kutatók tavaly két olyan objektumot azonosítottak, amelyek szintén rendkívül korai galaxisoknak látszottak. A fotometrikus vöröseltolódások arra utaltak, hogy egyikük még a Capotaurónál is korábban jelent meg az Univerzumban.
A távolság kizárólag fotometriával történő becslése félrevezető lehet, mivel más kozmikus objektumok is tűnhetnek távolinak. Például a csillagképző galaxisokban található por elnyomhatja a rövidebb hullámhosszú sugárzást, ami azt okozhatja, hogy ezek ugyanúgy „kiesnek” a képből, mint a korai galaxisok. Ugyanakkor a Capotauróhoz hasonlóan a másik két jelölt még a viszonylag nagy hullámhosszú képeken sem jelent meg, amelyeken a fény áthatol a poron. A Capotauróhoz hasonló objektumok így nagyobb eséllyel tűntek korai galaxisoknak.
Az újabb kutatások rendkívül hideg barna törpékre derítettek fényt
A kutatók szerették volna megvizsgálni a két új objektum spektrumát. „A csillagászok sosem támaszkodnak kizárólag a képalkotásra.” – mondja Maruša Bradač (Ljubljanai Egyetem, Szlovénia). Ő vezette azt a kutatást, amelynek során a Webb-űrtávcsővel rögzítették az objektumok közeli infravörös spektrumát. A kutatás eredményeiről az arXiv preprint portálon számoltak be.
A kutatók megfigyelték a két objektumot a Webb-űrtávcsővel. Az új felvételek felfedték, hogy a két objektum mozog az égen, sajátmozgást mutatva. Egyetlen távoli galaxis sem tűnik mozgónak az egymást követő képeken, így a felvételek egyértelműen bizonyítják, hogy az objektumok nem a korai Univerzumban találhatók. Itt vannak, a saját galaxisunkban.
A spektroszkópiai vizsgálatot követően a kutatók arra a következtetésre jutottak, hogy a galaxisnak hitt objektumok valójában barna törpék, azaz majdnem-csillagok, amelyek tömege nagyobb a bolygókénál, de nem elég nagy ahhoz, hogy csillagokhoz hasonlóan magfúziót tartson fenn. A két objektum 1000–1300 fényévre található, tehát egyértelműen a Tejútrendszeren belül. Bár hasonló távolságban vannak, eltérő mozgásuk és fényességük arra utal, hogy fizikai kapcsolat nincs köztük.
A két barna törpe, amelyek a Bullet-BD1 és Bullet-BD2 nevet kapták, annyira szokatlanok, hogy távoli galaxisoknak álcázták magukat. A spektrumelemzés kimutatta, hogy a felszíni hőmérsékletük nagyjából 350, illetve 410 Kelvin (körülbelül 77 és 137 Celsius-fok). Ezzel az eddig ismert leghűvösebb barna törpék közé tartoznak. Ezek az égitestek nem képesek folyamatosan energiát termelni, mint a fúziót fenntartó csillagok, ezért idővel lehűlnek. A kutatók arra a következtetésre jutottak, hogy az égitestek meglehetősen régiek.
Marco Castellano (Római Csillagászati Obszervatórium), aki nem vett részt a kutatásban, úgy gondolja, hogy az eredmények meggyőzőek, és „rávilágítanak a legkorábbi galaxisok felkutatásának egyik fontos zavaró tényezőjére: a hideg törpecsillagok gyakrabban utánozhatják a rendkívül távoli objektumok színét és fényességét, mint azt korábban gondolták”.
Az eredmények arra utalnak, hogy más, fotometriával azonosított galaxisok, például a Capotauro, szintén hideg barna törpéknek bizonyulhatnak. Pablo Peréz-González (Spanyol Nemzeti Kutatási Tanács, Madrid), aki szintén nem vett részt a kutatásban, úgy gondolja, hogy a Bullet-BD1 és a Bullet-BD2 tízszer vagy akár százszor fényesebb, mint sok más galaxisjelölt. Még kérdéses, hogy más jelöltek távolságbecslései helytállóak-e.
A kutatásról beszámoló szakcikk: https://arxiv.org/abs/2604.23668v1
Szerző: Ujhelyi Borbála, Kutatási asszisztens
CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézet