O galaxie ca a noastră, de la începutul timpului, a fost surprinsă de Telescopul James Webb
Galaxiile gigantice pe care le vedem în Univers astăzi, inclusiv galaxia noastră, Calea Lactee, au început mult mai mici. Fuziunile din cei 13,7 miliarde de ani de existență a Universului au asamblat treptat galaxiile masive de astăzi. Dar acestea ar fi putut să înceapă ca simple roiuri de stele. Ce informații noi a adus o galaxie ca a noastră?
Într-un efort de a înțelege cele mai vechi galaxii, Telescopul Spațial James Webb (JWST) a examinat lumina lor antică pentru indicii despre modul în care acestea au devenit atât de masive.
Webb poate vedea înapoi în timp atât de mult până la perioada în care Universul avea doar aproximativ 5% din vârsta actuală. În acel trecut îndepărtat, structurile care aveau să devină la fel de masive precum Calea Lactee, sau chiar mai mari, aveau doar aproximativ 1/10.000 din masa lor actuală.
Ce indicii poate descoperi Telescopul Webb despre modul în care o galaxie ca a noastră poate crește atât de mult?
O galaxie ca a noastră ne învață ce nu știam despre începuturile Universului
Un nou studiu prezintă observațiile cu JWST ale unei galaxii la o deplasare spre roșu z~8,3. La acea deplasare spre roșu, lumina a călătorit timp de peste 13 miliarde de ani și și-a început călătoria la doar 600 de milioane de ani după Big Bang.
Galaxia, numită Firefly Sparkle, conține o rețea de roiuri masive de stele care sunt dovezi ale modului în care cresc galaxiile.
Autoarea principală a studiului, disponibil în ArXiv, este Lamiya Mowla, astronom observațional și profesoară asistentă de fizică și astronomie la Wellesley College (SUA). Studiul încă nu a fost supus evaluării de către alți experți.
Cu toată puterea lui JWST, această galaxie îndepărtată și străveche este vizibilă doar prin lentilele gravitaționale ale unui grup masiv de galaxii din prim-plan. Lentilele fac ca Firefly Sparkle să apară sub forma unui arc. Alte două galaxii se află și ele în apropiere, numite Firefly BF (Best Friend) și Firefly NBF (New Best Friend), notează ScienceAlert.
„Firefly Sparkle prezintă semnele așteptate ale unei viitoare galaxii de tip Calea Lactee capturată în timpul stadiului său cel mai devreme și bogat în gaz de formare”, scriu autorii.
Cât de masivă este această galaxie?
Masa pe care o are această galaxie ca a noastră este concentrată în 10 roiuri, care variază de la aproximativ 200.000 de mase solare până la 630.000 de mase solare. Potrivit autorilor, aceste roiuri „trec pragul dintre galaxiile cu masă mică și roiurile globulare cu masă mare”.
Aceste roiuri sunt semnificative pentru că oferă indicii despre modul în care crește galaxia. Cercetătorii au putut estima vârstele roiurilor și istoriile lor de formare a stelelor. Oamenii de știință au descoperit că au avut o explozie de formare a stelelor în jurul aceleiași perioade.
„Vârstele roiurilor sugerează că ele sunt legate gravitațional, cu istorii de formare a stelelor care arată o explozie recentă de formare a stelelor, posibil declanșată de interacțiunea cu o galaxie parteneră la aceeași deplasare spre roșu la o distanță proiectată de ~2 kpc de Firefly Sparkle”, scriu cercetătorii.
Această galaxie ca a noastră are și doi companioni
Există doi candidați pentru galaxia interacționantă: Firefly Best Friend (BF) și Firefly New Best Friend (NBF). Dar NBF este la aproximativ 13 kpcs distanță, în timp ce BF este la aproximativ 2 kpcs distanță, făcându-l cel mai probabil interactor.
„Caracteristici ușor vizibile de luminozitate redusă sunt vizibile la colțurile arcului aproape de vecin, sugerând o posibilă interacțiune între cele două galaxii, care ar fi putut declanșa o explozie de formare a stelelor în amândouă”, explică autorii.
Cercetătorii i-au acordat o atenție deosebită roiului central. Au descoperit că temperatura acestuia este extrem de mare, în jur de 40.000 Kelvin (40.000 de grade Celsius). De asemenea, are un semn că s-a format într-un mediu cu foarte puține metale.
Aceste observații și alte dovezi arată că Firefly Sparkle este foarte probabil un strămoș al galaxiilor ca a noastră. Din aceste motive, „Firefly Sparkle oferă un studiu de caz fără precedent al unei galaxii de tip Calea Lactee în primele stadii ale asamblării sale într-un Univers de doar 600 de milioane de ani”, scriu autorii.
Comparații
Din fericire, cercetătorii din spatele acestor rezultate au o simulare puternică pe un supercomputer cu care să compare observațiile. Aceasta se numește Illustris TNG și este o simulare magnetohidrodinamică cosmologică masivă bazată pe un model fizic cuprinzător al Universului.
Illustris TNG a avut trei rulări, numite TNG50, TNG 100 și TNG 300. Cercetătorii au comparat rezultatele lor cu TNG50.
Găsirea acestor roiuri de stele antice este intrigantă, dar nu putem presupune că vor supraviețui intacte. Lucrează forțe de maree și evaporative. Autorii au examinat stabilitatea roiurilor individuale și cum se vor descurca acestea în timp.
„Ne așteptăm ca majoritatea acestor roiuri de stele să supraviețuiască până în prezent și să se extindă și apoi să fie sfâșiate pentru a forma discul stelar și halo-ul galaxiei”, explică autorii.
„Singurul mod în care pot supraviețui este să fie împinse la distanțe mari, departe de câmpul gravitațional dens al galaxiei”, mai spun autorii. Cele care sunt împinse afară pot persista sub forma de roiuri globulare.
Unul dintre obiectivele științifice principale ale JWST este să studieze cum s-au format și au evoluat galaxiile în Universul primar. Prin găsirea uneia în care roiurile sunt încă în formare, telescopul spațial își atinge obiectivul.
„Firefly Sparkle reprezintă una dintre primele observații spectofotometrice ale lui JWST ale unei galaxii văzute printr-o lentilă gravitațională extremă, la o deplasare spre roșu înaltă, cu roiuri care sunt în proces de formare în loc să fie văzute în epoci ulterioare”, concluzionează autorii.
Vă recomandăm să citiți și:
Telescopul Hubble a surprins „o fuziune monstruoasă”
O echipă de cercetători a făcut o descoperire surprinzătoare despre vârsta Universului