Dlaczego galaktyki we wczesnym Wszechświecie umierały tak szybko? Odpowiedzią może być „śmiercionośny wiatr”
We wczesnym Wszechświecie istniało znacznie więcej masywnych „martwych” galaktyk, niż przewidywano. Nowe obserwacje Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba sugerują, że za ich przedwczesne obumieranie mógł odpowiadać „wiatr zabijający galaktyki”, który usuwał gaz niezbędny do narodzin nowych gwiazd.
Wiatr „zabijający” galaktyki
W ramach nowego badania naukowcy pod kierownictwem Rebeccki Davies z Swinburne University of Technology odkryli „wiatr zabijający galaktyki”, który może wyjaśniać, dlaczego we wczesnym Wszechświecie istnieje znacznie więcej masywnych „martwych” galaktyk, niż przewidywano. Ten wiatr, napędzany przez zderzenia galaktyk, mógł szybko usuwać całe paliwo potrzebne do powstawania nowych gwiazd, pozostawiając te struktury na skraju „śmierci”. Odkrycie to pomaga rozwiązać jedną z największych zagadek współczesnej astrofizyki. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”.
Teoria ta jest znacznie prostsza od niektórych innych wyjaśnień proponowanych od 2022 roku, kiedy Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba po raz pierwszy pozwolił astronomom zajrzeć głębiej we wczesny Wszechświat. Wśród nich znalazła się hipoteza, że ciemna energia mogła być w pierwotnym kosmosie silniejsza, niż przewidują obecne teorie, co umożliwiałoby galaktykom szybszy wzrost i obumieranie.
Teleskop Webba odkrył galaktykę wyrzucającą ogromne ilości gazu
W ramach nowego badania naukowcy wykorzystali Teleskop Webba, aby wykazać, że wiatry zabijające galaktyki mogły być napędzane przez ten sam intensywny proces formowania gwiazd, który powodował szybki wzrost tych struktur. Wyjaśniałoby to, dlaczego wczesne galaktyki żyły krótko, ale niezwykle intensywnie.
„Gęste obszary Wszechświata przypominały bardzo aktywne miasta. Galaktyki zderzały się i przechodziły przez gorączkowe okresy formowania gwiazd. Jednak gdy największe gwiazdy kończyły swoje życie, eksplodowały jako supernowe, uruchamiając potężne wiatry, które usuwały gaz niezbędny galaktykom do dalszego tworzenia nowych gwiazd” – mówi Rebecca Davies z Swinburne University of Technology.
Wiatry galaktyczne, które są wiatrami gwiazdowymi o dużej prędkości, pochodzącymi od nowo powstałych gwiazd masywnych lub będącymi wynikiem oddziaływania supermasywnych czarnych dziur, od dawna były uważane za głównych podejrzanych odpowiedzialnych za śmierć masywnych galaktyk, jednak brakowało obserwacyjnych dowodów. Wykorzystując Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba oraz radioteleskop Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), naukowcy uzyskali obrazy galaktyki obserwowanej miliard lat po Wielkim Wybuchu, w trakcie jej gwałtownego wzrostu.
Galaktyka ta, znana jako CRISTAL-02, tworzyła gwiazdy dwa razy szybciej niż inne galaktyki o podobnych rozmiarach. Niezwykle czułe obserwacje ujawniły ogromny pióropusz zimnego gazu rozciągający się daleko poza CRISTAL-02. Struktura ta była niemal tak długa jak sama galaktyka, co stanowiło wyraźny znak, że gaz jest z niej wyrzucany.
„W galaktyce oddziaływał potężny wiatr, który wyrzucał materię dwa razy szybciej, niż powstawały gwiazdy. Jeśli ten szybki proces usuwania gazu trwałby nieprzerwanie, galaktyka mogłaby obumrzeć w czasie krótszym niż 50 milionów lat, co wyjaśniałoby pochodzenie tajemniczych masywnych martwych galaktyk we wczesnym Wszechświecie” – twierdzi Rebecca Davies.
Kosmiczne kolizje uruchamiały gwałtowne narodziny gwiazd
CRISTAL-02 nie jest pojedynczą galaktyką, lecz kilkoma tego rodzaju strukturami znajdującymi się w końcowej fazie kolizji. Jak wskazują badacze, podczas tego typu zderzeń gaz kierowany jest zwykle ku centrom galaktyk, wywołując intensywne epizody formowania gwiazd.
Astronomowie uważają, że duża część galaktyk podzieliła los CRISTAL-02, przechodząc przez gwałtowne okresy narodzin gwiazd, po których następowały potężne wiatry prowadzące do ich śmierci.
Dlaczego galaktyki we wczesnym Wszechświecie umierały tak szybko?
„Niemal połowa masywnych galaktyk we wczesnym Wszechświecie oddziaływała z innymi pobliskimi galaktykami, co sugeruje, że nie była to osobliwość, lecz powszechne kosmiczne zjawisko. Jeśli wiele wczesnych galaktyk zderzało się i doświadczało szybkiego wzrostu, to obecność tak wielu martwych galaktyk we wczesnym Wszechświecie nie powinna dziwić. CRISTAL-02 oferuje naturalne rozwiązanie zagadki, dlaczego te masywne galaktyki żyją szybko i umierają młodo” – podsumowuje Rebecca Davies.
Emil Gołoś
