Timp de decenii, astronomii care priveau prin Hubble au încercat să prindă o privire a primelor stele ale Universului care pâlpâie la viață. Micile galaxii care au construit cosmosul, însă, erau prea slabe pentru a fi observate – chiar și de cele mai sofisticate instrumente. Acum, astronomii au în sfârșit două lucruri de partea lor: Telescopul Spațial Webb și un pic de noroc cosmic.

Într-un articol recent din Nature, o echipă condusă de Kimihiko Nakajima de la Universitatea Kanazawa, Japonia, a folosit Telescopul Spațial James Webb pentru a observa o galaxie ultra-slabe numită LAP1-B așa cum exista acum aproximativ 800 de milioane de ani după Big Bang. Este cea mai primitivă galaxie din punct de vedere chimic pe care am văzut-o vreodată – ceea ce spune ceva, având în vedere câte lucruri primitive am observat.

LAP1-B se află la 13 miliarde de ani-lumină distanță. Nici măcar oglinzile uriașe din beriliu aurit ale lui JWST nu au fost suficiente singure. Echipa a observat-o datorită unui masiv cluster de galaxii numit MACS J046, care deformează spațiu-timpul dintre noi și LAP1-B ca o oglindă cosmică distorsionantă. „Galaxia a fost puternic mărită prin efectul de lentilă gravitațională,” a spus Nakajima. Mai exact, spațiu-timpul deformat a amplificat luminozitatea LAP1-B de aproximativ 100 de ori.

Chiar și cu această amplificare, LAP1-B este atât de slabă încât nici JWST, nici Hubble nu au putut detecta continuumul stelar – lumina de fond constantă a stelelor sale. Pentru Nakajima și colegi, acesta a fost în sine un indiciu. Cunoscând distanța și sensibilitatea telescopului, au calculat limita superioară dură a masei stelare a LAP1-B: 3.300 de sori. Asta este o eroare de rotunjire în comparație cu aproximativ 100 de miliarde de mase solare ale Căii Lactee.

Cea mai mare parte a luminii care a lovit oglinzile lui JWST nu provenea de la stele, ci de la gaz incandescent. Examinând acest gaz, echipa și-a dat seama că LAP1-B este cel mai apropiat lucru de primele galaxii pristine pe care le-am observat. Strălucirea provine de la radiația de înaltă energie a stelelor masive care lovește norii de gaz interstelar din jur, făcându-i să fluoresce. Folosind spectrograful în infraroșu apropiat al lui JWST, cercetătorii au descompus lumina într-un spectru și au căutat linii de emisie care indică compoziția chimică.

„Am vrut să măsurăm cât oxigen era prezent,” a spus Nakajima. Analiza a relevat o lipsă profundă de elemente mai grele decât hidrogenul și heliul. Raportul oxigen-hidrogen în fază gazoasă era de doar 0,4% din ceea ce găsim în Soarele nostru. Un alt detaliu: carbonul triplu ionizat – o stare în care un atom de carbon pierde jumătate din cei șase electroni. Îndepărtarea acestor electroni necesită fotoni ultravioleți extremi cu energii care depășesc 47,9 electronvolți. Stelele standard, chiar și cele masive din apropierea noastră, nu sunt suficient de fierbinți. Stelele care puteau atinge acea temperatură, sugerează echipa, au fost primele aprinse în Univers – făcute exclusiv din hidrogen și heliu de la Big Bang, lipsite de elemente grele pentru a se răci pe măsură ce se formau. „Astfel de stele ar trebui să se formeze din gaz primordial,” a spus Nakajima.

Stelele de astăzi, inclusiv Soarele nostru, sunt Populația I. Cele mai vechi din haloul galactic sunt Populația II, cu elemente grele mult mai puține. Stelele Populației III au fost primele – teoretizate ca niște monștri violenți cu mase de sute de ori mai mari decât Soarele, strânse în volume mici, arzând extrem de fierbinte și murind tinere în supernove. Echipa lui Nakajima a găsit probabil urme ale acestor explozii în LAP1-B.

În ciuda faptului că este incredibil de săracă în elemente grele, LAP1-B are un raport carbon-oxigen neobișnuit de mare – mai mare decât cel al Soarelui nostru. Cercetătorii cred că răspunsul constă în modul în care acele stele masive de primă generație au murit. Când o stea Populația III se prăbușește, miezul său devine o gaură neagră, dar supernova nu este suficient de energică pentru a distruge steaua. „Energia lor de legătură gravitațională este mai puternică decât în stelele masive obișnuite,” a spus Nakajima. Prăbușirea are ca rezultat o supernovă slabă cu o cădere semnificativă: elementele mai grele precum oxigenul sunt aspirate dincolo de orizontul evenimentelor, în timp ce straturile exterioare mai ușoare, bogate în carbon, scapă. Compoziția chimică a LAP1-B arată ca o amprentă a gazului din supernovele Populației III.

Încă un indiciu: viteza gazului. Măsurând lărgirea Doppler a