Nazwany Capotauro od góry na granicy włoskich regionów Toskanii i Emilii-Romanii, obiekt stał się przedmiotem intensywnych badań. Jeśli wstępne szacunki się potwierdzą, światło tej potencjalnej galaktyki podróżowało do nas przez niemal całą historię kosmosu – od okresu zaledwie 90 mln lat po Wielkim Wybuchu. To odkrycie opisane w arXiv mogłoby oznaczać przesunięcie granic naszej wiedzy o wczesnym Wszechświecie.
Czy Capotauro to najstarsza znana nam galaktyka?
Dotychczasowy rekord należał do galaktyki MoM-z14, której światło pochodziło sprzed 280 mln lat po narodzinach kosmosu. Capotauro potencjalnie odsuwa tę granicę o kolejne 190 mln lat w przeszłość. Astronomowie lubią posługiwać się analogią Kalendarza Kosmicznego, gdzie cała historia Wszechświata mieści się w roku. W tej skali MoM-z14 powstałaby 8 stycznia, podczas gdy Capotauro pojawiłoby się we wczesnych godzinach 3 stycznia.
Czytaj też: Galaktyka z podwójną osobowością zaskakuje naukowców. Jej światło podróżowało do nas 67 milionów lat
Obserwacyjne właściwości obiektu są wyjątkowe. Jest wyraźnie widoczny w paśmie podczerwonym F444W, jednocześnie pozostając całkowicie niewidocznym we wszystkich krótszych falach. To charakterystyczne zachowanie, określane jako zanik w bliskiej podczerwieni, sugeruje ogromne przesunięcie ku czerwieni wynoszące około 32.
Gdyby Capotauro rzeczywiście okazało się galaktyką z tak wczesnego okresu, musiałoby posiadać niezwykłe cechy. Jej rozmiary byłyby ekstremalnie kompaktowe – promień mniejszy niż 100 parseków, co odpowiada około 326 latom świetlnym. Masa gwiazd wynosiłaby ok. miliarda mas Słońca, co rodzi poważne pytania o mechanizmy powstawania tak masywnych struktur w tak młodym Wszechświecie.
Problem w tym, że obiekt musiałby być niewiarygodnie jasny i przekształcać gaz w gwiazdy z wydajnością niewidzianą w późniejszych epokach kosmicznych. Taka intensywna aktywność gwiazdotwórcza stanowiłaby wyzwanie dla obecnych modeli ewolucji galaktyk, ponieważ we wczesnym kosmosie po prostu nie było wystarczająco dużo czasu na zgromadzenie tak masywnych struktur.
Równie istotne jest to, że Capotauro wcale nie musi być odległą galaktyką. Pierwsza z alternatywnych teorii sugeruje, że mamy do czynienia z ekstremalnie zapyloną galaktyką lub zakrytym aktywnym jądrem galaktycznym o znacznie mniejszym przesunięciu ku czerwieni wynoszącym zaledwie 0,5. W takim przypadku pył pochłaniałby krótsze fale świetlne, tworząc podobny efekt obserwacyjny.
Kolejna hipoteza, wspierana analizą rozkładu energii widmowej, wskazuje na brązowego karła w Drodze Mlecznej. Byłby to chłodny obiekt o temperaturze efektywnej poniżej 300 kelwinów, co odpowiada ok. -173oC, znajdujący się w odległości co najmniej 130 parseków od Ziemi. Obserwowane kolory pasują do znanych brązowych karłów, a ekstremalnie kompaktowa morfologia źródła również wspiera tę interpretację.
Najbardziej egzotyczna teoria mówi o “gwieździe czarnej dziury” – czarnej dziurze otoczonej kokonem wirującego wodoru. Taka struktura wyglądałaby jak zwarty, odległy obiekt, maskując prawdziwą naturę źródła.
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba odkrył całą populację ekstremalnych obiektów z zanikiem w bliskiej podczerwieni, w tym galaktyki o ultrawysokim przesunięciu ku czerwieni przekraczającym 15. Do analizy Capotauro wykorzystano głębokie obrazy z kamery NIRCam pochodzące z przeglądu COSMOS-Web, połączone z danymi z kamery ACS Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. Ta kombinacja danych z różnych instrumentów pozwoliła na szczegółową analizę fotometryczną.
Ostateczne rozstrzygnięcie wymaga jednak obserwacji spektroskopowych. Tylko one pozwolą definitywnie określić przesunięcie ku czerwieni i prawdziwą naturę obiektu. Astronomowie muszą zdobyć czas obserwacyjny na teleskopie Jamesa Webba w trybie spektroskopii, co nie jest zadaniem łatwym przy ogromnej konkurencji o każdą godzinę pracy tego instrumentu.