James Webb a descoperit un semnal misterios în Univers. Astronomii nu pot explica sursa luminoasă detectată de două ori

Descoperirea a fost făcută în regiunea Ultra Deep Field, din constelația Fornax, o zonă minusculă a cerului care conține aproape 10.000 de galaxii. Cercetătorii au folosit o metodă specială de analiză a luminii pentru a identifica obiecte îndepărtate care ar fi putut trece neobservate în imaginile astronomice obișnuite, infromează Science Alert.

În timp ce șase dintre semnalele detectate au putut fi asociate unor galaxii cunoscute, al șaptelea nu a avut o explicație clară. Acesta constă într-o singură linie de emisie luminoasă, identificată în spectrul infraroșu apropiat, la o lungime de undă de aproximativ 1,6 micrometri.

Studiul a fost publicat în revista științifică The Astrophysical Journal, iar autorii spun că sunt necesare observații suplimentare pentru a determina originea semnalului.

Telescopul James Webb a detectat un semnal luminos care nu apare în imaginile anterioare

Regiunea în care a fost identificat semnalul este cunoscută drept Hubble Ultra Deep Field. Telescopul spațial Hubble a observat această zonă timp de peste 270 de ore, obținând imagini care au dezvăluit mii de galaxii aflate la distanțe de miliarde de ani-lumină.

După lansarea telescopului James Webb, astronomii au revenit asupra aceleiași regiuni, folosind capacitatea acestuia de a observa radiația infraroșie pentru a identifica obiecte foarte îndepărtate sau prea slabe pentru a fi detectate anterior.

Echipa coordonată de astrofizicianul Mason Huberty, de la Universitatea din Minnesota, a urmărit să testeze o metodă prin care telescopul ar putea descoperi obiecte necunoscute, fără ca acestea să fie selectate în prealabil drept ținte de observație.

Cercetătorii au utilizat instrumentul Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec), deschizând aproape toate obturatoarele sale minuscule și închizându-le doar pe cele corespunzătoare obiectelor din prim-plan deja cunoscute. Astfel, au putut analiza lumina dintr-o zonă extinsă și au căutat semnale specifice în spectrele rezultate.

Observațiile au fost realizate în august și noiembrie 2023, la un interval de 88 de zile și din unghiuri diferite. Repetarea măsurătorilor a permis echipei să verifice dacă semnalele puteau fi provocate de erori instrumentale.

Semnalul neobișnuit a apărut în ambele serii de observații și în toate cele patru seturi de expuneri combinate, ceea ce face mai dificilă explicarea lui ca simplă eroare tehnică.

Semnalul detectat de James Webb ridică întrebări despre originea luminii

Astronomii au identificat o singură linie de emisie, la aproximativ 1,6 micrometri, fără alte linii luminoase care să permită identificarea clară a sursei.

Liniile de emisie apar atunci când atomii sau moleculele eliberează energie sub formă de lumină la anumite lungimi de undă. Analiza lor, printr-o tehnică numită spectroscopie, îi ajută pe cercetători să determine compoziția și proprietățile obiectelor astronomice.

În cazul acestei descoperiri, problema este că o singură linie de emisie nu oferă suficiente informații pentru a stabili cu certitudine distanța până la sursă și procesul fizic care a produs-o.

Pe măsură ce Universul se extinde, lungimea de undă a luminii provenite de la obiecte îndepărtate crește. Acest fenomen, numit deplasare spre roșu, poate face ca radiația emisă inițial la alte lungimi de undă să fie observată în infraroșu.

Fără o măsurare sigură a deplasării spre roșu și fără identificarea altor linii spectrale, astronomii nu pot determina dacă semnalul provine dintr-o galaxie foarte îndepărtată sau de la un obiect mai apropiat.

Un alt indiciu important este că semnalul nu a fost identificat în observațiile anterioare realizate cu James Webb și Hubble. Intensitatea sa ar fi trebuit să permită detectarea în imaginile obținute de James Webb în cadrul programului JADES, în octombrie 2022, dacă sursa ar fi fost prezentă în aceeași stare.

Această diferență ridică posibilitatea ca obiectul să fi devenit temporar mult mai luminos sau ca fenomenul care a produs semnalul să se fi manifestat ulterior.

Patru explicații posibile pentru semnalul misterios

Cercetătorii au analizat patru ipoteze principale pentru a explica semnalul detectat în regiunea Ultra Deep Field, însă niciuna nu se potrivește complet observațiilor disponibile.

Prima posibilitate este existența unei galaxii din Universul timpuriu. Totuși, lumina emisă de o asemenea galaxie ar putea întâmpina dificultăți în traversarea hidrogenului neutru care umplea Universul în primele sale etape, iar semnalul ar fi trebuit să apară și în observațiile JADES.

O a doua explicație ar putea fi o galaxie mai apropiată. În acest caz, astronomii s-ar aștepta însă să identifice și alte linii de emisie, pe lângă cea observată la 1,6 micrometri.

A treia ipoteză este o supernovă, adică explozia unei stele. Și această variantă ridică probleme, deoarece fenomenul ar fi trebuit să producă alte semnale spectrale care nu au fost detectate.

În cele din urmă, semnalul ar putea proveni dintr-un fenomen în care o gaură neagră dezintegrează o stea aflată în apropierea sa. Un asemenea eveniment poate genera o emisie luminoasă puternică, chiar dacă alte radiații asociate sunt prea slabe pentru a fi detectate. Cu toate acestea, datele actuale nu sunt suficiente pentru a confirma această explicație.

James Webb are nevoie de noi observații pentru a identifica sursa semnalului

Autorii studiului consideră că obiectul este neobișnuit și ar putea indica existența unor condiții fizice extreme. Pentru a determina natura sa, sunt necesare observații suplimentare, cu instrumente capabile să măsoare spectrul luminii la o sensibilitate mai mare.

„Observațiile de urmărire sunt esențiale pentru a confirma deplasarea spre roșu și pentru a determina originea fizică a emisiei”, au scris cercetătorii în studiu.

O analiză mai detaliată ar putea identifica alte linii de emisie, ceea ce le-ar permite astronomilor să stabilească distanța până la sursă și să restrângă lista explicațiilor posibile.

Deocamdată, descoperirea nu demonstrează existența unui obiect cosmic necunoscut și nici nu confirmă una dintre ipotezele analizate. Ea arată însă că, inclusiv într-o regiune a cerului observată intens de-a lungul mai multor decenii, pot apărea semnale care necesită investigații suplimentare.