Två olika team av astronomer har upptäckt syre i den mest avlägsna kända galaxen, JADES-GS-z14-0. Upptäckten, som rapporteras i två separata studier, möjliggjordes tack vare Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), där Europeiska sydobservatoriet (ESO) är partner. Denna rekordstora upptäckt får astronomerna att tänka om när det gäller hur snabbt galaxer bildades i det tidiga universum.
JADES-GS-z14-0 upptäcktes förra året och är den mest avlägsna bekräftade galax som någonsin hittats: den är så långt borta att det tog 13,4 miljarder år för dess ljus att nå oss, vilket innebär att vi ser den som den var när universum var mindre än 300 miljoner år gammalt, cirka 2% av dess nuvarande ålder.
Den nya syredetektionen med ALMA, en teleskopuppställning i Atacamaöknen i Chile, tyder på att galaxen är mycket mer kemiskt mogen än väntat.
”Det är som att hitta en tonåring där man bara förväntar sig spädbarn”, säger Sander Schouws, doktorand vid Leiden-observatoriet i Nederländerna och försteförfattare till den nederländskt ledda studien, som har godkänts för publicering i The Astrophysical Journal.
”Resultaten visar att galaxen har bildats mycket snabbt och att den också mognar snabbt, vilket bidrar till en växande mängd bevis för att bildandet av galaxer sker mycket snabbare än väntat.”
Galaxer börjar vanligtvis sina liv fulla av unga stjärnor, som mestadels består av lätta grundämnen som väte och helium. När stjärnorna utvecklas skapar de tyngre grundämnen som syre, som sprids genom deras värdgalax efter att de dör.
Forskarna har trott att universum vid 300 miljoner års ålder fortfarande var för ungt för att ha galaxer fulla av tunga grundämnen. De två ALMA-studierna visar dock att JADES-GS-z14-0 har cirka 10 gånger fler tunga grundämnen än väntat.
”Jag blev förvånad över de oväntade resultaten eftersom de öppnade en ny syn på de första faserna av galaxernas utveckling”, säger Stefano Carniani, vid Scuola Normale Superiore i Pisa, Italien, och huvudförfattare till artikeln som accepterats för publicering i Astronomy & Astrophysics. ”Bevisen för att en galax redan är mogen i det unga universum väcker frågor om när och hur galaxer bildades.”
Syreupptäckten har också gjort det möjligt för astronomerna att göra sina avståndsmätningar till JADES-GS-z14-0 mycket mer exakta.
”ALMA-detektionen ger en utomordentligt exakt mätning av galaxens avstånd med en osäkerhet på bara 0,005%. Denna precisionsnivå – som motsvarar en noggrannhet på 5 cm över ett avstånd på 1 km – bidrar till att förfina vår förståelse av avlägsna galaxers egenskaper”, tillägger Eleonora Parlanti, författare och doktorand vid Scuola Normale Superiore i Pisa.
”Galaxen upptäcktes ursprungligen med James Webb Space Telescope, men det krävdes ALMA för att bekräfta och exakt fastställa dess enorma avstånd”, säger docent Rychard Bouwens, som ingår i teamet vid Leiden Observatory.
”Detta visar den fantastiska synergin mellan ALMA och JWST för att avslöja bildandet och utvecklingen av de första galaxerna.”
Gergö Popping, ESO-astronom vid European ALMA Regional Center, som inte deltog i studierna, säger: ”Jag blev verkligen överraskad av denna tydliga upptäckt av syre i JADES-GS-z14-0. Det tyder på att galaxer kan bildas snabbare efter Big Bang än vad man tidigare trott.
”Det här resultatet visar på den viktiga roll som ALMA spelar för att klargöra under vilka förhållanden de första galaxerna i vårt universum bildades.”
För mer information: Sander Schouws et al, Detection of [OIII]88µm in JADES-GS-z14-0 at z=14.1793, The Astrophysical Journal (2025) . www.eso.org/public/archives/re … eso2507/eso2507b.pdf
Stefano Carniani et al, The eventful life of a luminous galaxy at z=14: metal enrichment, feedback, and low gas fraction?, Astronomy & Astrophysics (2025). DOI: 10.1051/0004-6361/202452451. www.eso.org/public/archives/re … eso2507/eso2507a.pdf
