Webb zarejestrował w Ultragłębokim Polu Hubble'a sygnał, którego nikt nie potrafi wyjaśnić

W gwiazdozbiorze Pieca, na południowej półkuli nieba, leży jedno z najbardziej intrygujących miejsc dostępnych obserwacjom astronomów - Ultragłębokie Pole Hubble'a, znane jako HUDF. Choć z pozoru jest to niewielki, pusty skrawek kosmosu, w rzeczywistości ukazuje on Wszechświat sprzed 13 miliardów lat i kryje w sobie około 10 tysięcy galaktyk.

To właśnie na ten fragment nieba ponownie nakierowano Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba należący do NASA. Grupa naukowców, którą kierował astrofizyk Mason Huberty z Uniwersytetu Minnesoty, szukała tam obiektów, które mogły wcześniej zostać przeoczone przez badaczy.

Analiza ujawniła, że ten pozornie pusty obszar skrywa zagadkę. Zespół wychwycił siedem sygnałów, z których sześć udało się przypisać znanym, odległym galaktykom. Siódmy sygnał okazał się zupełnie inny i zaskoczył badaczy - zarejestrowano osobliwą linię emisyjną, która wystąpiła dwukrotnie w okresie zaledwie trzech miesięcy. Linie emisyjne to wąskie, intensywne pasma światła wysyłane przy konkretnej długości fali, a ponieważ każdy pierwiastek emituje lub pochłania promieniowanie na właściwych sobie długościach fal, zjawisko to pozwala między innymi badać skład chemiczny gwiazd.

Zespół przedstawił kilka hipotez tłumaczących to zjawisko, jednak żadna z nich nie okazała się w pełni przekonująca.

nie dostarcza w pełni satysfakcjonującego wyjaśnienia

zespół badaczy pod kierownictwem Masona Huberty'ego

Rezultaty tych badań trafiły na łamy czasopisma The Astrophysical Journal.

Jedna linia światła i żadnych śladów wokół

Zagadkowy sygnał odnotowano na długości fali wynoszącej mniej więcej 1,6 mikrometra, co odpowiada bliskiej podczerwieni niedostrzegalnej dla ludzkiego wzroku. Kłopot w tym, że w widmie pojawiła się wyłącznie pojedyncza, wyraźna linia - bez żadnych towarzyszących jej sygnałów, które mogłyby naprowadzić naukowców na trop jej pochodzenia.

Jeszcze większe zdziwienie budzi fakt, że w punkcie, z którego dociera to światło, nie da się dostrzec żadnego pasującego obiektu. Ani starsze obserwacje wykonane przez Hubble'a, ani zdjęcia zebrane przez Webba nie pokazują w tym miejscu ani galaktyki, ani gwiazdy, które tłumaczyłyby otrzymany pomiar.

Istotne jest też to, że podczas przeglądu nieba JADES, zrealizowanego w październiku 2022 roku, Webb obserwował już ten sam fragment kosmosu i nie zarejestrował wówczas podobnego źródła. Zdaniem naukowców, gdyby sygnał utrzymywał się w tej samej formie, powinien był zostać wychwycony także podczas tamtej obserwacji - z racji swojej jasności.

Te okoliczności sugerują, że badacze natrafili na realne zjawisko, którego cechy nie odpowiadają żadnemu z prostych, oczywistych wyjaśnień.

Teleskop Webba wykrył tajemniczy błysk

Pierwszym z rozważanych scenariuszy jest niezwykle odległa galaktyka - hipoteza tym bardziej kusząca, że obserwacje HUDF od samego początku mają między innymi na celu wykrywanie obiektów pochodzących z najwcześniejszych etapów historii kosmosu.

Ponieważ Wszechświat nieustannie się rozszerza, światło zmierzające ku Ziemi ulega przesunięciu ku czerwieni - jego długość fali się wydłuża, przez co promieniowanie, które pierwotnie miało krótszą falę, może dotrzeć do nas już jako podczerwień. Im silniejsze jest to przesunięcie, tym głębiej w przeszłość kosmosu sięga obserwacja, choć precyzyjne ustalenie wieku danego obiektu wymaga dodatkowych danych.

Kłopot polega na tym, że sama pojedyncza linia widmowa nie wystarcza, by jednoznacznie określić odległość źródła sygnału. Zanim astronomowie wyliczą przesunięcie ku czerwieni i oszacują dystans, muszą najpierw rozpoznać proces fizyczny odpowiedzialny za powstanie tej linii.

Scenariusz bardzo odległej galaktyki niesie ze sobą dodatkowe komplikacje. Gdyby sygnał rzeczywiście pochodził z młodego Wszechświata, jego światło musiałoby przebić się przez ogromne obłoki neutralnego wodoru, a ten gaz silnie pochłania określone typy promieniowania, co czyni takie wytłumaczenie trudnym do obronienia.

Dodatkowo tak odległa galaktyka powinna zostawić po sobie wyraźne, charakterystyczne ślady w zebranych danych. Ponieważ brakuje dodatkowych linii widmowych, a sam obiekt nie pojawił się na wcześniejszych obrazach, ta interpretacja traci na wiarygodności.

Badacze wzięli pod uwagę też wariant z bliżej położoną galaktyką, jednak i tu napotkali trudność - typowe procesy zachodzące w galaktykach zazwyczaj generują kilka charakterystycznych linii widmowych jednocześnie, a w analizowanym przypadku zarejestrowano tylko jedną.

To właśnie brak pozostałych elementów tej układanki stanowi największą przeszkodę. Astronomowie dysponują sygnałem, lecz wciąż brakuje im wystarczającej liczby poszlak, by jednoznacznie wskazać jego źródło.