Στον νότιο αστερισμό του Καμίνου βρίσκεται ένα μικροσκοπικό τμήμα του ουρανού, που μοιάζει με οποιοδήποτε άλλο. Το βλέμμα σας μπορεί να έχει περάσει από εκεί εκατοντάδες φορές, χωρίς να του δώσετε ιδιαίτερη σημασία.
Κι όμως, αυτό το φαινομενικά ασήμαντο σημείο του σύμπαντος είναι μία από τις πιο λεπτομερώς καταγεγραμμένες περιοχές του ουρανού. Το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble το παρατήρησε για περισσότερες από 270 ώρες, προκειμένου να δημιουργήσει την περίφημη εικόνα του «Υπερβαθέος Πεδίου» (Ultra Deep Field – HUDF). Στην εικόνα αυτή περιλαμβάνονται σχεδόν 10.000 γαλαξίες, που εκτείνονται σε αποστάσεις δισεκατομμυρίων ετών φωτός μέσα στο σύμπαν.
Όταν εκτοξεύτηκε το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb (JWST), ήταν φυσικό να στρέψει τους χρυσούς καθρέφτες του στην ίδια περιοχή του διαστήματος, αξιοποιώντας τις πολύ πιο ευαίσθητες δυνατότητές του στην υπέρυθρη ακτινοβολία, για να εντοπίσει όσα ενδεχομένως είχε χάσει το Hubble.
Τώρα, οι παρατηρήσεις του αποκάλυψαν ότι μια περιοχή του διαστήματος, την οποία οι αστρονόμοι μελετούν εξονυχιστικά εδώ και δεκαετίες, ενδέχεται να κρύβει ακόμη ορισμένες εκπλήξεις.
Σε μια μικροσκοπική γωνιά αυτού του ήδη μικρού πεδίου, το James Webb ανίχνευσε ένα παράξενο σήμα, όχι μία αλλά δύο φορές, σε παρατηρήσεις που πραγματοποιήθηκαν με διαφορά σχεδόν τριών μηνών.
Υπάρχει, ωστόσο, ένα πρόβλημα. Σε όλες τις προηγούμενες παρατηρήσεις, τόσο του James Webb όσο και του Hubble, δεν υπάρχει απολύτως τίποτα στο συγκεκριμένο σημείο.
Αυτό δεν σημαίνει απαραίτητα ότι εκεί δεν υπάρχει τίποτα. Ενδέχεται να πρόκειται για κάποιο αντικείμενο που είναι συνήθως υπερβολικά αμυδρό για να ανιχνευθεί, αλλά για σύντομο χρονικό διάστημα εξέπεμψε μια ισχυρή λάμψη. Το σήμα, ωστόσο, παραμένει ένα μυστήριο που μέχρι στιγμής δεν έχει λάβει ικανοποιητική εξήγηση.
Για να κατανοήσουμε γιατί το συγκεκριμένο σήμα είναι τόσο παράξενο, πρέπει πρώτα να γνωρίζουμε μερικά πράγματα για τον τρόπο με τον οποίο οι αστρονόμοι μελετούν το σύμπαν.
Όταν κοιτάζουμε μέσα από ένα οπτικό τηλεσκόπιο, βλέπουμε μια εικόνα που σχηματίζεται από το φως το οποίο συλλέγει ο καθρέφτης του. Κάτι αντίστοιχο συμβαίνει όταν παρατηρούμε το Υπερβαθύ Πεδίο του Hubble: πρόκειται για μια σύνθετη εικόνα, η οποία δημιουργήθηκε από φωτογραφίες που ελήφθησαν μέσω διαφορετικών φίλτρων, καθένα από τα οποία καταγράφει ένα συγκεκριμένο εύρος μηκών κύματος.
Ορισμένα τηλεσκόπια, ωστόσο, μπορούν να διαχωρίζουν το φως στα επιμέρους μήκη κύματός του. Μπορούμε να το φανταστούμε σαν ένα πρίσμα που διαχωρίζει το λευκό φως στα χρώματα του ουράνιου τόξου, αλλά σε πολύ μεγαλύτερη λεπτομέρεια.
Το πραγματικά εντυπωσιακό στοιχείο είναι ότι η συγκεκριμένη φασματική γραμμή εκπομπής ήταν τόσο φωτεινή, ώστε θα έπρεπε να είχε καταγραφεί και στις παλαιότερες εικόνες του James Webb.
Αν υπήρχε κατά τη διάρκεια της έρευνας JADES του τηλεσκοπίου, η οποία πραγματοποιήθηκε τον Οκτώβριο του 2022, ήταν αδύνατο να περάσει απαρατήρητη.
Αυτό δημιουργεί το ενδεχόμενο το σήμα να μην υπήρχε εκείνη την εποχή.
Ωστόσο, είναι ιδιαίτερα δύσκολο να ταυτοποιηθεί ένα αντικείμενο με βάση μόνο μία φασματική γραμμή, εκτός εάν γνωρίζουμε με ακρίβεια πόσο μακριά βρίσκεται. Αυτό συμβαίνει επειδή, καθώς το σύμπαν διαστέλλεται, το φως επιμηκύνεται και μετατοπίζεται προς ολοένα μεγαλύτερα μήκη κύματος, δηλαδή προς το ερυθρό άκρο του φάσματος.
Έτσι, ένα φωτόνιο υπέρυθρης ακτινοβολίας μπορεί να προέρχεται από φως υψηλής ενέργειας που ταξίδεψε από μια εξαιρετικά μακρινή περιοχή του σύμπαντος ή από φως χαμηλότερης ενέργειας που προέρχεται από πολύ πιο κοντινή απόσταση. Για να προσδιοριστεί η προέλευση και ο τρόπος δημιουργίας του, δεν αρκεί να γνωρίζουμε μόνο το μήκος κύματός του. Χρειάζονται περισσότερα στοιχεία.
Υπάρχουν αρκετά ενδεχόμενα που θα μπορούσαν να εξηγήσουν την προέλευση της γραμμής εκπομπής. Οι ερευνητές εξετάζουν τέσσερις βασικούς πιθανούς μηχανισμούς, ωστόσο κανένας δεν ταιριάζει απόλυτα με τα διαθέσιμα δεδομένα.
Η πρώτη πιθανότητα είναι να πρόκειται για έναν γαλαξία από το πρώιμο σύμπαν. Υπάρχουν, όμως, δύο σημαντικά προβλήματα. Η συγκεκριμένη γραμμή εκπομπής θα δυσκολευόταν να διασχίσει το ουδέτερο υδρογόνο που γέμιζε το πρώιμο σύμπαν, ενώ το σήμα θα έπρεπε να είχε εμφανιστεί και στις παρατηρήσεις της έρευνας JADES.
Μια δεύτερη πιθανότητα είναι να πρόκειται για έναν νεότερο γαλαξία. Ωστόσο, πέρα από το ζήτημα των προηγούμενων παρατηρήσεων JADES, ένας τέτοιος γαλαξίας θα έπρεπε να εμφανίζει και άλλες γραμμές εκπομπής, όχι μόνο μία.
Το σήμα θα μπορούσε επίσης να προέρχεται από έναν υπερκαινοφανή αστέρα (σουπερνόβα). Και σε αυτή την περίπτωση, όμως, θα αναμενόταν να έχει παραχθεί ακόμη μία γραμμή εκπομπής, η οποία δεν ανιχνεύθηκε.
Τέλος, μια μαύρη τρύπα που διαλύει ένα άστρο καθώς το έλκει με την τεράστια βαρυτική της δύναμη θα μπορούσε να δημιουργήσει μια ισχυρή γραμμή εκπομπής, ακόμη και χωρίς να παράγει πολύ άλλο ανιχνεύσιμο φως. Ωστόσο, τα διαθέσιμα στοιχεία δεν επαρκούν για να επιβεβαιωθεί ότι αυτό συνέβη στη συγκεκριμένη περίπτωση.
Κατά συνέπεια, οι επιστήμονες χρειάζεται να πραγματοποιήσουν νέες παρατηρήσεις.
«Αυτό το αντικείμενο είναι εξαιρετικά ασυνήθιστο και μας επιτρέπει να διερευνήσουμε ακραίες φυσικές συνθήκες», γράφουν οι ερευνητές.
«Είναι απαραίτητες οι επακόλουθες παρατηρήσεις, προκειμένου να επιβεβαιωθεί η ερυθρομετατόπιση και να προσδιοριστεί η φυσική προέλευση της εκπομπής. […] Φασματοσκοπικές παρατηρήσεις με μεγαλύτερο βάθος και υψηλότερη ευαισθησία θα μπορούσαν να αποκαλύψουν πρόσθετες γραμμές εκπομπής και να καθορίσουν με βεβαιότητα την ερυθρομετατόπιση και τη φύση της πηγής».
Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό The Astrophysical Journal.
Με πληροφορίες από το Sciencealert
