Leta 2012 so japonski znanstveniki za teleskopom Subaru naznanili odkritje izjemno oddaljene galaksije, poimenovane SXDF-NB1006-2. Na posnetku je kar 12,91 milijarde let stran in prav toliko časa nazaj v preteklosti. V trenutku razglasa je to bila najbolj oddaljena znana meglenica sploh in tudi po štirih letih je še vedno na seznamu desetih rekorderk. Kot taka ponuja dragocen vpogled v to skrivnostno obdobje le malo po velikem poku - ta se je zgodil pred 13,8 milijarde let.

Mešanica v starem loncu
Japonska raziskovalna ekipa je vmesni čas potrošila za dodatne raziskave te metuzalemske najdbe. Predvsem jih je zanimalo, iz česa je sestavljena: kakšna je mešanica elementov v njej. V velikem poku sta namreč večinoma nastala le vodik in helij, pa še zelo borno prgišče litija. Težji elementi, ki so med drugim prvi pogoj za kamnite planete in tudi za življenje, so morali nastati pozneje, skozi različne procese. To ostaja uganka: kdaj, kako in kje so se začeli porajati za nas zelo pomembni kisik, ogljik in podobne nujnosti.

SXDF-NB1006-2 ponuja potencialne odgovore, kakšno je bilo stanje 700 milijonov let po velikem poku. Le skrajno najzmogljivejše teleskope sveta je treba vpreči, da se iz nje kaj izbrska. Japonci so se dela lotili na teleskopu Alma, ki ga je Evropski južni observatorij (ESO) v Čilu postavil le leto po odkritju galaksije; in ki spada med najboljše na svetu. Z ESO-ja so sporočili, da so v SXDF-NB1006-2 našli ne le obilico vodika, kar je bilo pač pričakovano, temveč tudi veliko kisika - kar ni bilo pričakovano. To je najstarejši nedvomno odkriti kisik do zdaj.

Razpihovanje megle
Raziskava, objavljena v znanstveni publikaciji Science, ne le riše nove meje na mogoče izvore tega elementa, temveč izpostavlja tudi enega izmed potencialnih krivcev za proces reionizacije, ki je takratno vesolje predrugačil do nerazpoznavnosti. Z besedami prvega avtorja raziskave, Akioa Inoueja: "Ključna metoda za raziskovanje nastajanja tedanjih zvezd je iskanje težkih elementov [vseh po litiju, op. a.]. Na poti se lahko kaj naučimo tudi o oblikovanju meglenic in o vzrokih reionizacije."

Reionizacija je obdobje zgodnjega vesolja, v katerem se je vsemir spremenil iz velikega, vseprisotnega oblaka nevtralnih plinov, skozi katerega je bilo komaj kaj videti, v prosojnega in galaksij polnega. Veliko je še neznank o tem obdobju, tudi ocene, kdaj se je začelo in kdaj končalo, se razlikujejo v stotinah milijonov let. Mimogrede, s preučevanjem tega obdobja se ukvarja tudi slovenska astrofizičarka v ZDA, Maruša Bradač, in njena zadnja raziskava kaže, da se je reionizacija končala pri 1,25 milijarde let po velikem poku. Začetek je sicer postavljen v starost vesolja 400 milijonov let.
Bistvo obdobja je v nastajanju prvih množic zvezd, pa tudi galaksij, ki so z močnim sevanjem razpihovale pline okoli sebe, pri čemer so v oblak najprej izvrtale male luknjice, nato pa vedno večje. Sevanje je z molekul plinov zbijalo elektrone in jih spreminjalo v ione - zato reionizacija.
Neznano je, kdo je najbolj odgovoren za vse to. Za takratne razmere največje galaksije s supermasivnimi črnimi luknjami? Precej manjša, a množično roječa osvetja? Zvezde velikanke? Različne raziskave ponujajo neenotna pojasnila. Hubblov program Frontier Fields je denimo s prstom pokazal na manjše in množične galaksije, polne prastarih zvezd velikank.

Iskanje kemičnega podpisa
Japonci so nameravali košček odgovora odstrniti s pomočjo kisika. Že pred opazovanji so z računalniškimi modeli poskušali napovedati, kaj bi v SXDF-NB1006-2 lahko z Almo sploh našli. Je tam že kisik - in če je, je že podvržen silnemu sevanju ter ioniziran? In če je ioniziran, se njegov podpis v elektromagnetnem valovanju sploh da razbrati? Ker je (zdaj že upokojeni) infrardeči vesoljski teleskop Jaxe Akari ta podpis našel v galaksiji Mali Magellanov Oblak, so se optimistično lotili dela.

Po daljših opazovanjih z Almo jim je dejansko uspelo: 700 milijonov let po velikem poku so našli prvobiten, prastari kisik, in to z njegovim nedvoumnim podpisom, emisijsko črto v elektromagnetnem valovanju. Nekateri astronomi so namreč že predtem tudi našli kisik pri takšni oddaljenosti, a brez tovrstnega podpisa, ki bi zagotavljal zanesljivost.
To sicer ni molekularni kisik, kakršnega dihamo na Zemlji. Takšno obliko so leta 2011 našli z Esinim teleskopom Herschel.
Kisika bolj za vzorec
Ioniziranega kisika v SXDF-NB1006-2 ni bilo ravno veliko, kar potrjuje, da so ga zvezde v svojih nedrjih šele gnetle s fuzijo. Na dan so do takrat očitno prišle le manjše količine. V SXDF-NB1006-2 je desetkrat manj kisika kot v našem Soncu, gledano v razmerju med vodikom in kisikom, ne v celotni količini.

"Male količine smo pričakovali. Vesolje je bilo pač še zelo mlado in zvezde do takrat niso nastajale prav dolgo. S simulacijo smo napovedali desetkrat manj kisika, kot ga je v Soncu [kar so tudi našli]. En izid opazovanj pa je bil nepričakovan: zelo male količine prahu."
Raziskovalni ekipi ni uspelo izvohati prav veliko vesoljskega prahu. Ta je sestavljen iz težjih elementov. V metuzalemskem osvetju je le malo ogljika (ki je sicer od kisika lažji). "Nekaj nenavadnega se dogaja v tej galaksiji," je izjavil Inoue. Kot kaže, je skoraj ves plin galaksije ioniziran.

Prototipni vesoljski fen
Za ionizacijo kisika je potrebno močnejše sevanje. Dejstvo, da je v galaksiji ta element ioniziran, kaže, da morajo tam biti prisotne tudi zvezde velikanke, vsaka z nekaj ducatov mas Sonca, ki so ekstremno svetle in okoliške oblake obstreljujejo z močno ultravijolično svetlobo. In kakšno ima tu zvezo prej omenjeno pomanjkanje vesoljskega prahu? To, da sevanja ne moti.

Pomanjkanje prahu omogoča, da silno žarčenje ne preveva le galaksije same, temveč uhaja tudi v okolico, kjer reionizira in razpihuje tudi sosednje pline. Tako nastaja vesoljska različica sira z luknjami, nekje na poti proti transparentnemu vesolju. "SXDF-NB1006-2 bi lahko bil prototip virov svetlobe, ki so poskrbeli za kozmično reionizacijo," je ocenil Inoue.

V ekipi so že napovedali nadaljevanje opazovanj pri višji ločljivosti, ki naj bi omogočila tudi lociranje, kje točno v osvetju so točno določeni elementi in v kakšni smeri se gibajo. Odmev preteklosti nameravajo še natančneje secirati, četudi je odmev galaksije, ki je že dolgo ni več tam. Prav tako ni nujno, da je tam zaznani kisik sploh še - kisik. Morda se je skozi zgodovino vesolja kje ujel v zvezde, ki so ga zlile v še težje elemente.

Vsekakor je ta element nekje v lokalni galaktični skupini zašel v ogromen lokalni oblak, ki se je naposled sesedel in zgostil v protoplanetarni disk, v tamkajšnji prvobitni osončni material, in začel zgodbo življenja na Zemlji.