Jak powstawały gwiazdy we wczesnym Wszechświecie?
Astronomowie odkryli gromadę galaktyk powstałych zaledwie miliard lat po Wielkim Wybuchu, które pomogły im lepiej zrozumieć, jak formowały się gwiazdy we wczesnym Wszechświecie.
.W ramach nowego badania, naukowcy pod kierownictwem Guilaine Lagache z Aix-Marseille Universit, odkryli rozległą i gęstą gromadę masywnych galaktyk powstałych zaledwie miliard lat po Wielkim Wybuchu, a w każdje z nich trwa intensywny proces powstawania nowych gwiazd z zapadających się chmur pyłu. Jak wskazują astronomowie, to co odkryli wydaje się podważać istniejące modele dotyczące tempa powstawania gwiazd we wczesnym Wszechświecie. Badanie zostało opisane w czasopiśmie „Astronomy & Astrophysics”.
W wielu nowo powstających galaktykach ogromne chmury gazu i pyłu zapadały się pod wpływem własnej grawitacji, wywołując gwałtowne formowanie się nowych gwiazd. Proces ten naukowcy mogą badać, obserwując niezwykle odległe galaktyki, których światło dociera do Ziemi dopiero teraz, po ponad 12 miliardach lat podróży.
Obserwacje te stanowią jednak wyzwanie dla astronomów, ponieważ pył w odległych galaktykach pochłania dużą część światła wytwarzanego przez nowo powstające gwiazdy, a obszary te często nie mogą zostać uchwycone bezpośrednio w zakresie fal widzialnych.
„Znaczna część procesu formowania się gwiazd jest zasłonięta. Pył pochłania promieniowanie ultrafioletowe i światło optyczne z młodych gwiazd i ponownie emituje je w zakresie dłuższych fal, co oznacza, że emisje te są w dużej mierze niewidoczne w badaniach ultrafioletowych, optycznych i bliskiej podczerwieni” – mówi Guilaine Lagache z Aix-Marseille Universit.
Oznaczało to, że potężne instrumenty, takie jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, dotychczas obserwowały te galaktyki wyłącznie w zakresie dłuższych fal, przez co badaczom trudno znaleźć było szczegóły powstawania w nich gwiazd.
Aby uchwycić zakrytą aktywność gwiazdotwórczą, astronomowie musieli poszukiwać ponownie emitowanego blasku pyłu, który pojawiał się w dłuższych długościach fal, od średniej podczerwieni do milimetrowego pasma radiowego. W ciągu ostatnich lat było to szczegółowo badane z wykorzystaniem kamery NIKA2 zainstalowanej na teleskopie IRAM w Hiszpanii, dzięki czemu instrument ten może obserwować niebo w odpowiednich długościach fal z niespotykaną dotąd czułością i znacznie większym polem widzenia niż inne urządzenia, co pozwala badać naukowcom wnętrza zapylonych galaktyk.
„Dzięki temu możemy badać zapylone galaktyki powstałe we wcześniejszych epokach kosmicznych niż było to dotychczas możliwe, możemy zajrzeć do wnętrza ich struktur i lepiej zrozumieć, jak formowały się gwiazdy we wczesnym Wszechświecie” – wyjaśnia Guilaine Lagache.
Dzięki wykorzystaniu tego podejścia, astronomom udało się odkryć dużą liczbę masywnych, zapylonych galaktyk oddalonych od Ziemi o ponad 12 miliardów lat świetlnych, w których miało miejsce niezwykle wysokie tempo formowania się nowych gwiazd.
„W niektórych z tych struktur gwiazdy formują się zawrotnym tempie – nawet tysiąc razy szybciej niż miało to miejsce w Drodze Mlecznej – ale są one zupełnie niewidoczne nawet na najgłębszych zdjęciach zrobionych przez Teleskop Hubble’a, bo są całkowicie zasłonięte przez pył” – podkreśla Guilaine Lagache.
Naukowcy odkryli również, że kiedy Wszechświat miał zaledwie około miliarda lat, galaktyki w nim obecne były już zgrupowane w niezwykle gęstą, wydłużoną strukturę – kosmiczną nić rozciągającą się na dziesiątki milionów lat świetlnych. Zdaniem badaczy, w porównaniu z obecnymi modelami teoretycznymi galaktyki w odkrytej strukturze wydają się powstawać znacznie szybciej na krótko po Wielkim Wybuchu niż dotychczas zakładano, co może wpłynąć na rozumienie tego jak formowały się one na początku Wszechświata.
.„Wyniki te sugerują, że w niektórych środowiskach we wczesnym Wszechświecie galaktyki mogły tworzyć gwiazdy niezwykle efektywnie – znacznie szybciej niż przewidują obecne modele teoretyczne” – podsumowuje Guilaine Lagache.
Oprac. EG
