Onlarca yıldır, Hubble ile bakan gökbilimciler Evren'in ilk yıldızlarının yanıp sönüşünü yakalamaya çalışıyorlardı. Ancak kozmosu inşa eden küçük galaksiler, en havalı aletlerle bile tespit edilemeyecek kadar sönüktü. Şimdi gökbilimciler nihayet iki şeye sahip: Webb Uzay Teleskobu ve biraz kozmik şans.

Nature'da yayımlanan yakın tarihli bir makalede, Japonya'daki Kanazawa Üniversitesi'nden Kimihiko Nakajima liderliğindeki bir ekip, James Webb Uzay Teleskobu'nu kullanarak LAP1-B adlı aşırı sönük bir galaksiyi, Büyük Patlama'dan yaklaşık 800 milyon yıl sonraki halinde gözlemledi. Bu, şimdiye kadar gördüğümüz en kimyasal olarak ilkel galaksi - ki bu, ne kadar çok ilkel şey tespit ettiğimiz düşünülürse büyük bir laf.

LAP1-B, 13 milyar ışık yılı uzaklıkta. JWST'nin dev, altın kaplı berilyum aynaları bile tek başına yeterli değildi. Ekip, galaksiyi MACS J046 adlı dev bir galaksi kümesi sayesinde tespit etti; bu küme, bizimle LAP1-B arasındaki uzay-zamanı kozmik bir eğlence evi aynası gibi büküyor. "Galaksi, kütleçekimsel merceklenme etkisiyle güçlü bir şekilde büyütüldü," dedi Nakajima. Spesifik olarak, bükülen uzay-zaman LAP1-B'nin parlaklığını yaklaşık 100 kat artırdı.

Bu artışa rağmen LAP1-B o kadar sönük ki ne JWST ne de Hubble yıldızsal sürekliliğini - yıldızlarının sabit arka plan ışığını - tespit edebildi. Nakajima ve meslektaşları için bu başlı başına bir ipucuydu. Mesafeyi ve teleskop hassasiyetini bilerek, LAP1-B'nin yıldız kütlesinin sert üst sınırını hesapladılar: 3.300 Güneş. Bu, Samanyolu'nun yaklaşık 100 milyar Güneş kütlesine kıyasla bir yuvarlama hatası.

JWST'nin aynalarına çarpan ışığın çoğu yıldızlardan değil, parlayan gazdan geliyordu. Ekibi, bu gazı inceleyerek LAP1-B'nin şimdiye kadar gözlemlediğimiz ilk bakir galaksilere en yakın şey olduğunu fark etti. Parlama, büyük yıldızlardan gelen yüksek enerjili radyasyonun çevredeki yıldızlararası gaz bulutlarına çarparak onları floresan hale getirmesinden kaynaklanıyor. Araştırmacılar, JWST'nin Yakın Kızılötesi Spektrografı'nı kullanarak ışığı bir spektruma ayırdı ve kimyasal bileşimi gösteren emisyon çizgilerini aradı.

"Ne kadar oksijen bulunduğunu ölçmek istedik," dedi Nakajima. Analiz, hidrojen ve helyumdan daha ağır elementlerde derin bir kıtlık ortaya çıkardı. Gaz fazındaki oksijen-hidrojen oranı, Güneş'imizde bulunanın sadece yüzde 0,4'ü kadardı. Bir başka detay: üç kez iyonize karbon - bir karbon atomunun altı elektronunun yarısını kaybettiği bir durum. Bu elektronları sıyırmak, 47,9 elektronvolt'u aşan enerjilere sahip aşırı morötesi fotonlar gerektirir. Standart yıldızlar, hatta yakınımızdaki büyük yıldızlar bile yeterince sıcak değil. Ekip, bu kadar sıcak olabilen yıldızların Evren'de ilk yanan yıldızlar olduğunu öne sürüyor - tamamen Büyük Patlama'dan kalma hidrojen ve helyumdan oluşan, oluşurken soğumalarını sağlayacak ağır elementlerden yoksun. "Bu tür yıldızlar ilkel gazdan oluşmuş olmalı," dedi Nakajima.

Bugünkü yıldızlar, Güneş'imiz de dahil, Popülasyon I'dir. Galaktik halodaki daha yaşlı olanlar, çok daha düşük ağır elementlere sahip Popülasyon II'dir. Popülasyon III yıldızları ilk olanlardı - kütleleri Güneş'in yüzlerce katı olan, küçük hacimlere sıkışmış, aşırı sıcak yanan ve süpernovalarda genç ölen şiddetli canavarlar olarak teorize edilir. Nakajima'nın ekibi muhtemelen LAP1-B'de bu patlamaların izlerini buldu.

Ağır elementler açısından inanılmaz derecede fakir olmasına rağmen, LAP1-B alışılmadık derecede yüksek bir karbon-oksijen oranına sahip - Güneş'imizden daha yüksek. Araştırmacılar cevabın, bu devasa ilk nesil yıldızların nasıl öldüğünde yattığını düşünüyor. Bir Popülasyon III yıldızı çöktüğünde, çekirdeği bir kara delik haline gelir, ancak süpernova yıldızı parçalamak için yeterince enerjik değildir. "Kütleçekimsel bağlanma enerjileri, normal büyük yıldızlardan daha güçlüdür," dedi Nakajima. Çöküş, önemli bir geri dönüşle birlikte sönük bir süpernovaya yol açar: oksijen gibi daha ağır elementler olay ufkunun ötesine emilirken, karbon açısından zengin daha hafif dış katmanlar kaçar. LAP1-B'nin kimyasal yapısı, Popülasyon III süpernovalarından gelen gazın parmak izi gibi görünüyor.

Bir ipucu daha: gaz hızı. Doppler genişlemesini ölçerek