Teleskop Webb menemukan karbon kompleks di alam semesta awal, membingungkan para astronom

Miliaran tahun sebelum makhluk-makhluk besar dan kecil muncul di planet ini, blok-blok penyusun molekul kehidupan melayang melintasi alam semesta.

Molekul karbon kompleks dari masa lampau ini mulai terlihat untuk instrumen ultrasensitif di atas James Webb Space Telescope (JWST). Dan ketika debu kosmik ini muncul dengan sendirinya seperti yang baru Stadi Diterbitkan Rabu di jurnal alamPara ilmuwan melihat gejala dari apa yang terjadi ketika alam semesta pertama kali berevolusi menjadi seperti sekarang ini. Dan sebagai bonus tambahan, debu kosmik mengungkap garis pemisah antara Bumi modern dan fajar kosmik.

Seperti yang sering terjadi, sains terkadang menimbulkan lebih banyak pertanyaan daripada jawaban. Penelitian baru ini dipimpin oleh seorang kosmolog Joris Wittstockmenemukan bukti molekul karbon kompleks yang berasal dari masa ketika alam semesta baru berusia 5 persen dari usianya saat ini, sekitar 700 juta tahun setelah Big Bang. Penemuan ini dapat memperdalam gambaran ilmiah di mana molekul-molekul penting ini pertama kali terbentuk. Tetapi pada saat yang sama, ini menimbulkan pertanyaan tentang seberapa cepat dan seberapa sering alam semesta menghasilkan bintang-bintang yang hidup di dalam galaksi-galaksi awal.

Mengintip ke dalam debu tua

Antara 21 dan 25 Oktober 2022, JWST mengamati 253 sumber dengan dua instrumennya yang dirancang untuk memisahkan cahaya yang dikumpulkan dari jarak jauh. Para peneliti kemudian mempelajari data untuk mempersempit susunan kimia dari sumber terpencil ini. Setiap objek menerima waktu paparan mulai dari 9,3 jam hingga 28 jam, menurut makalah tersebut.

Dalam cahaya dari alam semesta awal ini, para peneliti menemukan redaman “benjolan” sinar ultraviolet. Fitur dalam data ini dikaitkan dengan keberadaan butiran debu berbasis karbon yang kompleks.

Partikel debu ini lebih kecil dari debu harian yang kita hadapi dalam kehidupan kita sehari-hari, menurut seorang ilmuwan JWST dan rekan penulis makalah tersebut. Irene Shifai. Namun, butiran purba ini cukup rumit untuk menunjukkan bahwa bintang-bintang bergolak pada periode waktu yang lebih awal daripada yang disarankan oleh model.

Tim melakukan pekerjaan ini melalui kolaborasi yang dikenal sebagai JADES, kependekan dari JWST Advanced Deep Extragalactic Survey, sebuah inisiatif yang menurut Witstock “benar-benar ditujukan untuk ilmu ekstragalaktik.”

wahyu dan pertanyaan

Melihat debu ini jauh dari waktu, kata Shafaei, adalah kejutan besar terbalik Melalui email.

Debu kosmik ini ditemukan hanya 700 juta tahun setelah Big Bang. Sebagai perspektif, alam semesta berusia sekitar 13,7 miliar tahun. Debu yang menghasilkan “benjolan” ultraviolet dalam data JWST menandai era yang disebut fajar kosmik, atau zaman reionisasi. sebagai Yayasan Sains Nasional Menggambarkan Inilah saat bintang-bintang “dinyalakan” untuk pertama kalinya.

Para astronom berharap menemukan debu dan unsur yang lebih berat daripada hidrogen dan helium di awal alam semesta. Tetapi data ultraviolet menunjukkan bahwa butiran debu kompleks ini sangat melimpah dan muncul lebih awal dari yang diperkirakan. Salah satu kemungkinannya adalah butiran karbon terbentuk dalam rentang waktu yang singkat.

“Saya pikir ini sangat istimewa untuk dilihat, bahwa kita benar-benar dapat menemukan asal mula salah satu blok bangunan terpenting, atau jenis bahan yang pada akhirnya akan membentuk bintang-bintang dan juga misalnya planet-planet di tata surya kita. sistem,” Wittstock menceritakan. terbalik.

Apa yang terjadi selanjutnya

Debu itu istimewa karena kompleks dan terbentuk di sepanjang jalur tertentu. Menurut Shafaei, bintang yang hidup di galaksi kuno pasti telah berevolusi cukup untuk menghasilkan butiran kompleks ini. Menurut surat kabar itu, reservoir debu kosmik 100.000.000 kali lebih masif dari matahari.

“Ini bertentangan dengan teori dan waktu yang tersedia bagi bintang untuk berevolusi di galaksi awal,” kata Shafaei.

Langkah selanjutnya dapat melibatkan konsultasi ahli teori untuk membentuk model yang lebih akurat tentang bagaimana keberadaan debu dapat membatasi detail tertentu dari fajar kosmik, mempersempit apa yang menurut para astronom terjadi ketika galaksi pertama kali mulai berevolusi.

Untungnya, para astronom memiliki alat yang hebat di ujung jari mereka. Shivaei berkata, “JWST membuka jendela baru untuk pemahaman kita tentang alam semesta.”