С помощта на комбинация от гравитационно изкривяване на светлината и невероятната мощ на телескопа „Джеймс Уеб“ учени засякоха полициклични ароматни въглеводороди (ПАВ) в галактика на 12 милиарда светлинни години от Земята. Виждаме SPT0418-47 в този момент от съществуването ѝ, когато Вселената е била на една десета от сегашната си възраст, и наблюденията показват, че тя вече е била обогатена с тежки елементи и доста сложни молекули.
Когато открием ПАВ на Земята, това обикновено е лош признак. Този набор от съединения се образува от горските пожари и в отработените газове на двигателите, въпреки че някои от тях намират приложение като инсектициди и прекурсори на други молекули. Откриването им в космоса е съвсем различно, тъй като те показват важни химични процеси и някои от съставките, необходими за създаването на живот, пише IFLScience.
Откриването на ПАВ в нашата галактика вече е рутинна практика, но ранната вселена е нещо различно. Сега една нова статия променя това. Нещо повече, новият труд прави нещо много повече. Чрез картографиране на разпределението на ПАВ в SPT0418-47 статията разкрива, че инфрачервените емисии от подобна прашна галактика са били доминирани от образуването на звезди.
Половината от радиацията, която излъчват звездите, се поглъща от прахови зърна, които се нагряват в процеса и отново излъчват енергия в инфрачервения диапазон, където „Джеймс Уеб“ може да ги открие. ПАВ следват разпределението на праховите зърна с милиметрови размери в пространството и могат да ни помогнат, за да разкрием тяхното присъствие. Те също така регулират охлаждането на газа между звездните системи.
Атмосферата пречи на земните наблюдения в инфрачервения диапазон, а преди появата на „Джеймс Уеб“ космическите телескопи нямаха възможност да изследват разпределението на ПАВ в много отдалечени галактики. Заедно с Уеб авторите на статията, сред които са дипломантът от Университета на Илинойс в Урбана-Шампейн Кедар Фадке и професор Хоакин Виейра, използват екстремен пример за гравитационна леща, при който голяма маса фокусира светлината от по-далечен обект, за да я увеличи.
SPT0418-47 е гравитационно изкривена от по-близка галактика, така че изглежда 30-35 пъти по-голяма и по-ярка, отколкото би била иначе. Само комбинацията от такова екстремно изкривяване мощта на „Джеймс Уеб‘ ни позволява да видим толкова далечна галактика толкова ясно – при това в рамките на 3,3-микрометровата дължина на вълната, при която се излъчват ПАВ.
"Това, което ни казва настоящото изследване - а и ние все още се учим - е, че можем да видим всички региони, в които се намират тези по-малки прахови зърна - региони, които бяха отвъд обсега ни преди „Джеймс Уеб“", казва Фадке в изявление.
Разпределението на ПАВ и малките зърна разкрива различен модел от по-големите прахови зърна, отговорни за далечните инфрачервени емисии, като съотношенията между тях варират пет пъти.
То също така разкрива, че по-голямата част от инфрачервеното излъчване от SPT0418-47 не идва от акреционния диск около черната дупка, както е при квазарите, а се излъчва от звезди.
"Не очаквахме това", казва Виейра. "Откриването на тези сложни органични молекули на такова огромно разстояние променя играта по отношение на бъдещите наблюдения. Тази работа е само първата стъпка и ние едва сега се учим как да я използваме и опознаваме нейните възможности. Много сме развълнувани да видим как ще се развие това."
Едно нещо, което все още не знаем, е дали SPT0418-47 е типична за галактиките от тази епоха по отношение на измерените начини, или е отклонение. За да отговорим на този въпрос, ще трябва или да открием много повече галактики, които могат да бъдат изкривени гравитационно от свой съсед, или да построим телескоп, още по-мощен от „Джеймс Уеб“.
Изследването е публикувано в Nature.
