Wolfe Disk: Ο γαλαξίας «που δεν θα έπρεπε να υπάρχει», στο μακρινό σύμπαν

Γαλαξιας

Οι αστρονόμοι εντόπισαν έναν τεράστιο γαλαξία, παρόμοιο με τον δικό μας, που σχηματίστηκε πριν από 12,5 δισεκατομμύρια χρόνια, όταν το 13,8 δισεκατομμυρίων ετών σύμπαν είχε διανύσει μόλις το ένα δέκατο της τρέχουσας ηλικίας του. Αλλά σύμφωνα με όσα γνωρίζουν οι επιστήμονες για το σχηματισμό γαλαξιών, αυτός δεν αναμενόταν να βρίσκεται στο μακρινό σύμπαν.

Αυτή η ανακάλυψη εγείρει ερωτηματικά για το πώς σκέφτονται οι αστρονόμοι για το σχηματισμό γαλαξιών στο σύμπαν.

Ο γαλαξίας αυτός είναι γνωστός ως Galaxy DLA0817g, αλλά οι αστρονόμοι τον καλούν δίσκο Wolfe από τον αστρονόμο Arthur M. Wolfe, πρώην διδακτορικό σύμβουλο στους τρεις από τους τέσσερις συγγραφείς της μελέτης. Αντιπροσωπεύει τον πιο μακρινό περιστρεφόμενο γαλαξία που έχουν παρατηρήσει ποτέ, χάρη στο Atacama Large Millimeter / submillimeter Array γνωστό ως ALMA.

Σύμφωνα με τις παρατηρήσεις τους, ο δίσκος του γαλαξία έχει μάζα 70 δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από αυτή του ήλιου μας. Περιστρέφεται επίσης στα 170 μίλια ανά δευτερόλεπτο, το οποίο είναι παρόμοιο με τον γαλαξία μας.

Όμως οι γαλαξίες με σταθερούς, καλά σχηματισμένους δίσκους σχηματίστηκαν σταδιακά και εμφανίστηκαν αργότερα στο χρονοδιάγραμμα του σύμπαντος, με ορισμένους να χρονολογούνται στα 6 δισεκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang. Στις πρώτες μέρες μετά το Big Bang, το σύμπαν ήταν σε μεγάλο βαθμό μια κενή πλάκα. Τελικά, αυτό ακολούθησε ο σχηματισμός γαλαξία με “άναρχο” τρόπο. Οι μικροί γαλαξίες συγχωνεύτηκαν μαζί με θερμά αέρια.

Οι περισσότεροι γαλαξίες που βρίσκουμε νωρίς στο σύμπαν μοιάζουν με συντρίμμια τρένων επειδή υπέστησαν συνεπή και συχνά «βίαιη» συγχώνευση

Marcel Neeleman, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης και μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Ινστιτούτο Αστρονομίας Max Planck στη Χαϊδελβέργη της Γερμανίας

Η μελέτη δημοσιεύθηκε αυτήν την εβδομάδα στο περιοδικό Nature.

Cold brew

Πώς λοιπόν εμφανίστηκε ένας καλά σχηματισμένος γαλαξίας περιστρεφόμενου δίσκου κατά τη διάρκεια αυτής της ταραχώδους περιόδου; Αυτός ο γαλαξίας σχηματίστηκε και αναπτύχθηκε, κατέληξαν οι ερευνητές, με διαφορετικό τρόπο, γνωστό ως αύξηση της ψυχρής λειτουργίας.

Πολλά από αυτά που γνωρίζουν οι αστρονόμοι για τον σχηματισμό γαλαξιών βασίζονται στην ιεραρχία. Στην αρχή, δομές σκοτεινής ύλης που μοιάζουν με φωτοστέφανο, ένα μεγάλο, αόρατο συστατικό του σύμπαντος, γνωστό από την επίδρασή του στη γύρω ύλη, μετατράπηκαν σε αέριο. Οι συγχωνεύσεις δημιούργησαν κάτι μεγαλύτερο όπου ήταν δυνατός ο σχηματισμός αστεριών και τελικά γεννήθηκε ένας γαλαξίας.

Το αέριο που εισήχθη από τα φωτοστέφανα της σκοτεινής ύλης θερμάνθηκε από τις συγκρούσεις και θα σχημάτισε έναν δίσκο μόλις κρύωσε – ο οποίος θα μπορούσε να πραγματοποιείται για δισεκατομμύρια χρόνια.

Αλλά σε αυτό το σενάριο, πολύ πιο ψυχρό αέριο εισάγεται σε έναν νέο γαλαξία και επιτρέπει ταχύτερο σχηματισμό δίσκου.

Πιστεύουμε ότι ο δίσκος Wolfe έχει αναπτυχθεί κυρίως μέσω της σταθερής αύξησης του ψυχρού αερίου. Ωστόσο, ένα από τα ερωτήματα που παραμένουν είναι πώς γίνεται να συναρμολογηθεί μια τόσο μεγάλη μάζα αερίου διατηρώντας παράλληλα έναν σχετικά σταθερό, περιστρεφόμενο δίσκο.

J. Xavier Prochaska, συγγραφέας της μελέτης και καθηγητής αστρονομίας και αστροφυσικής του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια, Santa Cruz

Ο ρυθμός σχηματισμού αστεριών στο δίσκο Wolfe είναι τουλάχιστον 10 φορές υψηλότερος από τον δικό μας γαλαξία. Πρέπει να είναι ένας από τους πιο παραγωγικούς γαλαξίες δίσκων στο πρώιμο σύμπαν.

J. Xavier Prochaska

Η ανακάλυψη

Ο Neeleman και οι συνεργάτες του εντόπισαν για πρώτη φορά τον δίσκο Wolfe χρησιμοποιώντας το ALMA το 2017 όταν φως από ένα κβάζαρ διήλθε από αέριο υδρογόνο γύρω από τον γαλαξία και τον αποκάλυψε.

Ένα κβάζαρ, που μοιάζει λίγο με ένα αστέρι μέσω ενός τηλεσκοπίου, είναι στην πραγματικότητα ένα απομακρυσμένο αντικείμενο που εκπέμπει μια μεγάλη ποσότητα ενέργειας που πιθανώς τροφοδοτείται από ύλη που πέφτει σε μια μαύρη τρύπα στο κέντρο ενός γαλαξία. Το φως τους βοήθησε να αναγνωρίσουν αυτόν τον κανονικό γαλαξία, παρά το άμεσο φως που εκπέμπεται από εξαιρετικά φωτεινούς γαλαξίες.

Διαφορετικά, οι απομακρυσμένοι γαλαξίες είναι δύσκολο να παρατηρηθούν επειδή είναι τόσο “αχνείς”. Αλλά αυτή η μέθοδος “απορρόφησης” φωτός, που χρησιμοποιεί τα κβάζαρ, μπορεί να συμβεί όταν τα τηλεσκόπια, ο γαλαξίας και το κβάζαρ είναι ευθυγραμμισμένα, κάτι που είναι εξαιρετικά σπάνιο.

Το γεγονός ότι βρήκαμε τον δίσκο Wolfe χρησιμοποιώντας αυτήν τη μέθοδο, μας λέει ότι ανήκει στον κανονικό πληθυσμό των γαλαξιών που υπήρχαν στους πρώιμους χρόνους. Όταν οι νεότερες παρατηρήσεις μας με το ALMA έδειξαν απροσδόκητα ότι περιστρέφεται, συνειδητοποιήσαμε ότι οι πρώιμοι περιστρεφόμενοι γαλαξίες δίσκων δεν είναι τόσο σπάνιοι όσο νομίζαμε και ότι θα πρέπει να υπάρχουν πολύ περισσότεροι εκεί έξω. Χάρη στο ALMA, έχουμε πλέον σαφή στοιχεία ότι συμβαίνουν ήδη 1,5 δισεκατομμύριο χρόνια μετά το Big Bang.

Marcel Neeleman

Απαιτείται μελλοντική έρευνα και παρατήρηση για να καταλάβουμε πόσο συχνή ήταν αυτή η ψυχρή μέθοδος σχηματισμού γαλαξιών στο πρώιμο σύμπαν.

Πηγή: CNN

Ετικέτες:

Δείτε ακόμα...