Jak formowały się galaktyki we wczesnym Wszechświecie

Naukowcy za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) uchwycili najdokładniejszy jak dotąd obraz, tego jak powstawały galaktyki we wczesnym Wszechświecie, zaledwie kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu i odkryli, że były one znacznie bardziej chaotyczne i nieuporządkowane niż te, które istnieją dzisiaj.

.W ramach nowego badana, astronomowie z University of Cambridge przeanalizowali ponad 250 młodych galaktyk, które istniały, gdy Wszechświat miał od 800 milionów do 1,5 miliarda lat. Badając ruch gazów w tych strukturach, naukowcy odkryli, że większość z nich była burzliwymi, „zbitymi” układami, które nie ukształtowały się jeszcze w gładkie, obracające się dyski, takie jak Droga Mleczna. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Jak tłumaczą naukowcy, wraz z ewolucją Wszechświata galaktyki stopniowo stawały się spokojniejsze i bardziej uporządkowane. Jednak, gdy kosmos był bardzo młody formowanie się gwiazd i niestabilność grawitacyjna wywoływały tak duże turbulencje, że wiele galaktyk miało trudności z ustabilizowaniem się.

„Nie zaobserwowaliśmy tylko kilku obserwacji odstających – po raz pierwszy udało nam się przyjrzeć całej populacji naraz. Odkryliśmy ogromne różnice – niektóre galaktyki we wczesnym Wszechświecie zaczynały wskazywać uporządkowaną rotację, ale większość nadal pozostawała chaotyczna, a gaz unosi się w nich i przemieszczał we wszystkich kierunkach” – mówi Lola Danhaive z University of Cambridge.

Naukowcy wykorzystali instrument NIRCam na Teleskopie Webba w rzadko stosowanym „trybie grism”, który rejestruje słabe światło zjonizowanego wodoru w odległych galaktykach. Badacze musieli napisać również nowy kod, aby rozszyfrować dane z urządzenia, dopasowując je do obrazów z innych badań JWST w celu zmierzenia ruchu gazu wewnątrz każdej galaktyki.

„Poprzednie wyniki sugerowały, że masywne, uporządkowane dyski powstawały bardzo wcześnie, co nie pasowało do naszych modeli. Jednak patrząc na setki galaktyk o mniejszej masie gwiazdowej zamiast tylko na jedną lub dwie, widzimy szerszy obraz, który jest znacznie bardziej zgodny z teorią. Galaktyki we wczesnym Wszechświecie były bardziej burzliwe, mniej stabilne i rozwijały się poprzez częste połączenia i epizody gwałtownego formowania się gwiazd” – tłumaczy Sandro Tacchella z University of Cambridge.

„Nasze badanie pomaga wypełnić lukę między erą rejonizacji (okresem ewolucji Wszechświata, w którym rozproszony w przestrzeni kosmicznej wodór został ponownie zjonizowany przez promieniowanie jonizujące), a tak zwanym kosmicznym południem (cosmic noon), okresie istnienia kosmosu, kiedy to nastąpił szczyt formowania się gwiazd. Analizy pokazują, w jaki sposób elementy budulcowe galaktyk stopniowo przechodziły od chaotycznych skupisk do uporządkowanych struktur oraz jak powstały obiekty takie jak Droga Mleczna” – twierdzi Lola Danhaive.

.Zdaniem astronomów wyniki pokazują, w jaki sposób Teleskop Webba pozwala lepiej poznawać dynamikę galaktyk w skali, która wcześniej była niemożliwa. Przyszłe badania będą miały na celu połączenie tych odkryć z obserwacjami zimnego gazu i pyłu, aby uzyskać pełniejszy obraz tego, jak powstawały pierwsze większe struktury we Wszechświecie.

Oprac. EG