Μια εντυπωσιακή αστρονομική εικόνα αποκαλύπτει αυτό που οι επιστήμονες θεωρούν τον πιο μακρινό πρωτοσυσσωματωμένο γαλαξία που έχει εντοπιστεί ποτέ, προσφέροντας ένα κρίσιμο στοιχείο για τον τρόπο και την ταχύτητα με την οποία συγκροτήθηκε το σύμπαν. Σε απόσταση περίπου 12,7 δισεκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη, ο πρωτοσυσσωματωμένος σχηματισμός με την ονομασία JADES-ID1 εμφανίζεται ως ένα σύνολο φωτεινών στιγμάτων και κηλίδων, βυθισμένων μέσα σε ένα εκτεταμένο γαλάζιο νέφος.
Ένας πρωτοσυσσωματωμένος γαλαξίας αντιστοιχεί στο αρχικό στάδιο γέννησης ενός σμήνους γαλαξιών. Πρόκειται για περιοχές όπου δεκάδες νεαροί γαλαξίες συγκεντρώνονται υπό την επίδραση της βαρύτητας, περικλειόμενοι από ένα εκτεταμένο νέφος υπέρθερμου αερίου. Τα ώριμα σμήνη γαλαξιών αποτελούνται από εκατοντάδες ή και χιλιάδες γαλαξίες που συγκρατούνται σε μια ενιαία δομή από τη βαρύτητα, ενώ οι πρωτοσυσσωματώσεις καταγράφουν τη διαδικασία σχηματισμού και σταδιακής μεγέθυνσης αυτών των κοσμικών γιγάντων.
Στις πρώιμες αυτές φάσεις, οι γαλαξίες δεν έχουν ακόμη «σφίξει» βαρυτικά μεταξύ τους και το θερμό αέριο που τους περιβάλλει δεν έχει αναπτυχθεί επαρκώς ώστε να εκπέμπει ισχυρές ακτίνες Χ. Η ανίχνευση τέτοιων δομών αποτελεί, κατά συνέπεια, μια εξαιρετικά απαιτητική επιστημονική διαδικασία.
Η ανακάλυψη του JADES-ID1 κατέστη δυνατή χάρη στις βαθύτερες έως σήμερα παρατηρήσεις δύο κορυφαίων τηλεσκοπίων: του παρατηρητηρίου ακτίνων Χ Chandra και του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb. Τα υπέρυθρα όργανα του Webb κατέγραψαν τουλάχιστον 66 γαλαξίες που συγκροτούνται βαρυτικά στην ίδια περιοχή. Η συνολική μάζα του σχηματισμού αποδείχθηκε επαρκής ώστε να θερμάνει το περιβάλλον αέριο σε ακραίες θερμοκρασίες, επιτρέποντας στο Chandra να ανιχνεύσει την εκπομπή ακτίνων Χ από το εκτεταμένο νέφος που περιβάλλει όλους αυτούς τους γαλαξίες. Το εύρημα αυτό παρείχε ισχυρή επιβεβαίωση ότι πρόκειται για μια ενιαία κοσμική δομή.
Στις επεξεργασμένες εικόνες, ένα λευκό πλαίσιο περικλείει μια αχνή γαλάζια λάμψη στο κέντρο, εντός της οποίας διακρίνονται και επισημαίνονται με κύκλους οι επιμέρους γαλαξίες που κατέγραψε το James Webb. Η έντονη κυανή περιοχή αντιστοιχεί στο θερμό αέριο που αποκαλύφθηκε μέσω των ακτίνων Χ από το Chandra.
Το μεγαλύτερο επιστημονικό αίνιγμα που συνοδεύει την ανακάλυψη αφορά τη χρονική της τοποθέτηση στην ιστορία του σύμπαντος. Οι αστρονόμοι υπολόγισαν ότι το JADES-ID1 διαθέτει μάζα ίση με περίπου 20 τρισεκατομμύρια Ήλιους και εκτείνεται σε διάμετρο σχεδόν 1,1 εκατομμυρίου ετών φωτός. Τα επικρατούν κοσμολογικά μοντέλα τοποθετούν τον σχηματισμό τόσο ογκωδών πρωτοσυσσωματώσεων σε μια εποχή δύο έως τριών δισεκατομμυρίων ετών μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Το JADES-ID1, όμως, φαίνεται να υπήρχε όταν το σύμπαν είχε ηλικία μόλις περίπου ενός δισεκατομμυρίου ετών.
Οι ερευνητές κάνουν λόγο για τον πιο απομακρυσμένο επιβεβαιωμένο πρωτοσυσσωματωμένο γαλαξία που έχει παρατηρηθεί έως σήμερα και επισημαίνουν ότι η ανακάλυψη αυτή υποδηλώνει έναν ρυθμό κοσμικής εξέλιξης πολύ ταχύτερο από εκείνον που προβλέπουν οι θεωρητικές προσεγγίσεις. Το σύμπαν, όπως προκύπτει από τα δεδομένα, κινήθηκε με πρωτοφανή ταχύτητα προς τη δομική του ωρίμανση.
Η ύπαρξη ενός τόσο μεγάλου και μαζικού σχηματισμού σε τόσο πρώιμη εποχή εγείρει σοβαρά ερωτήματα για τους μηχανισμούς δημιουργίας των πρώτων μεγάλων δομών. Σύμφωνα με τα καθιερωμένα μοντέλα, ο διαθέσιμος χρόνος και ο αριθμός γαλαξιών στο πρώτο δισεκατομμύριο χρόνια της κοσμικής ιστορίας δεν επαρκούσαν για τη συγκρότηση μιας τέτοιας δομής. Το JADES-ID1 έρχεται να διαψεύσει αυτή τη βεβαιότητα.
Η μελέτη που τεκμηριώνει την ανακάλυψη δημοσιεύθηκε στις 28 Ιανουαρίου στο επιστημονικό περιοδικό Nature, ανοίγοντας ένα νέο κεφάλαιο στην κατανόηση της πρώιμης εξέλιξης του σύμπαντος και θέτοντας υπό επανεξέταση τις βασικές παραδοχές της σύγχρονης κοσμολογίας.
