«Πέρα από ό,τι είναι δυνατό» – Το διαστημικό τηλεσκόπιο Webb ανακαλύπτει μυστηριώδεις αρχαίους γαλαξίες

Η κατανόησή μας για το πώς σχηματίζονται οι γαλαξίες και η φύση της σκοτεινής ύλης θα μπορούσε να ανατραπεί πλήρως από νέες παρατηρήσεις ακόμη μεγαλύτερων αστρικών σμηνών γαλαξιών. Γαλαξίας Από περισσότερα από 11 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, που δεν έπρεπε να υπάρχουν.

Έγγραφο που δημοσιεύτηκε στο φύση Αναλυτικά τα αποτελέσματα χρησιμοποιώντας νέα δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST). Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι ένας τεράστιος γαλαξίας στο πρώιμο σύμπαν – που παρατηρήθηκε πριν από 11,5 δισεκατομμύρια χρόνια (κοσμολογική μετατόπιση στο ερυθρό 3,2) – έχει έναν πολύ αρχαίο πληθυσμό αστεριών που σχηματίστηκε πολύ νωρίτερα – πριν από 1,5 δισεκατομμύρια χρόνια (μετατόπιση στο κόκκινο περίπου 11). Αυτή η παρατήρηση στρέφει το τρέχον μοντέλο στο κεφάλι της, καθώς δεν συσσωρεύεται αρκετή σκοτεινή ύλη σε επαρκείς συγκεντρώσεις για να σχηματιστεί.

Ο καθηγητής του Πανεπιστημίου Τεχνολογίας του Swinburne, Karl Glazebrook, ηγήθηκε της μελέτης και της διεθνούς ομάδας που χρησιμοποίησε το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb για να κάνει φασματοσκοπικές παρατηρήσεις αυτού του τεράστιου, ήσυχου γαλαξία.

«Κυνηγούσαμε αυτόν τον συγκεκριμένο γαλαξία για επτά χρόνια και περάσαμε ώρες παρατηρώντας τον με τα δύο μεγαλύτερα τηλεσκόπια στη Γη για να μάθουμε την ηλικία του. Αλλά ήταν τόσο κόκκινος και τόσο αχνός, που δεν μπορούσαμε να τον μετρήσουμε. Τελικά, έπρεπε να κατεβείτε από τη Γη και χρησιμοποιήστε το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb για να επιβεβαιώσετε τη φύση του».

Ο σχηματισμός γαλαξιών είναι ένα θεμελιώδες μοντέλο που υποστηρίζεται από τη σύγχρονη αστροφυσική που προβλέπει μια ισχυρή μείωση του αριθμού των τεράστιων γαλαξιών στις πρώιμες κοσμικές εποχές. Οι εξαιρετικά τεράστιοι σε ηρεμία γαλαξίες έχουν πλέον παρατηρηθεί για ένα έως δύο δισεκατομμύρια χρόνια η μεγάλη έκρηξη Πράγμα που αμφισβητεί τα προηγούμενα θεωρητικά μοντέλα.

Ο διακεκριμένος καθηγητής Glazebrook έχει συνεργαστεί με κορυφαίους ερευνητές σε όλο τον κόσμο, συμπεριλαμβανομένων των Dr Themiya Nanayakkara, Dr. .

«Αυτή ήταν μια πολύ ομαδική προσπάθεια, από τις έρευνες υπέρυθρου ουρανού που ξεκινήσαμε το 2010 που οδήγησαν στην αναγνώριση αυτού του γαλαξία ως ασυνήθιστου, μέχρι τις πολλές ώρες μας στο Keck και Πολύ μεγάλο τηλεσκόπιο Προσπαθήσαμε, αλλά αποτύχαμε, να το επιβεβαιώσουμε, μέχρι πέρυσι, όταν καταβάλαμε μια τεράστια προσπάθεια να καταλάβουμε πώς να επεξεργαστούμε τα δεδομένα του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb και να αναλύσουμε αυτό το φάσμα.

«Τώρα υπερβαίνουμε ό,τι ήταν δυνατό να επιβεβαιώσουμε τα παλαιότερα ειρηνικά μεγα-τέρατα που υπάρχουν βαθιά στο σύμπαν», λέει ο Δρ. Themiya Nanayakkara, ο οποίος ηγήθηκε της φασματοσκοπικής ανάλυσης των δεδομένων του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb.

“Αυτό ωθεί τα όρια της τρέχουσας κατανόησής μας για το πώς σχηματίζονται και εξελίσσονται οι γαλαξίες. Το βασικό ερώτημα τώρα είναι πώς σχηματίστηκαν τόσο γρήγορα τόσο νωρίς στο σύμπαν και ποιοι μυστηριώδεις μηχανισμοί τους εμποδίζουν να σχηματίσουν ξαφνικά αστέρια όταν οι υπόλοιποι το σύμπαν κάνει».

Αναπληρώτρια καθηγήτρια Claudia Lagos από το Πανεπιστήμιο της Δυτικής Αυστραλίας Διεθνές Κέντρο για την Έρευνα Ραδιοαστρονομίας (Επαναλαμβάνω) ήταν ζωτικής σημασίας για την ανάπτυξη θεωρητικής μοντελοποίησης της εξέλιξης των συγκεντρώσεων της σκοτεινής ύλης για τη μελέτη.

«Ο σχηματισμός των γαλαξιών καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από το πόσο συγκεντρώνεται η σκοτεινή ύλη», λέει. “Η παρουσία αυτών των εξαιρετικά ογκωδών γαλαξιών τόσο νωρίς στο σύμπαν θέτει μεγάλες προκλήσεις για το τυπικό μας μοντέλο κοσμολογίας. Αυτό οφείλεται στο ότι δεν πιστεύουμε ότι οι μαζικές δομές της σκοτεινής ύλης που φιλοξενούν αυτούς τους τεράστιους γαλαξίες δεν θα είχαν ακόμη χρόνο να σχηματιστούν. Περισσότερα απαιτούνται παρατηρήσεις για να κατανοήσουμε πόσο συνηθισμένοι είναι αυτοί οι γαλαξίες και να μας βοηθήσουν να καταλάβουμε πόσο μεγάλοι είναι αυτοί οι γαλαξίες.

Ο καθηγητής Glazebrook ελπίζει ότι αυτό θα είναι μια νέα σημαντική ανακάλυψη στην κατανόησή μας για τη φυσική της σκοτεινής ύλης.

“Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb έχει βρει αυξανόμενες ενδείξεις πρώιμου σχηματισμού τεράστιων γαλαξιών. Αυτό το αποτέλεσμα θέτει νέο ρεκόρ για αυτό το φαινόμενο. Αν και είναι πολύ εντυπωσιακό, είναι μόνο ένα αντικείμενο. Ελπίζουμε όμως να βρούμε πολλά περισσότερα, και αν το κάνουμε «Θα διαφθείρει τις ιδέες μας για το σχηματισμό των γαλαξιών».

Παραπομπή: «Ένας τεράστιος γαλαξίας που σχημάτισε τα αστέρια του στο z ~ 11» από τους Karl Glazebrook, Thymia Nanayakkara, Corentin Schreiber, Claudia Lagos, Lalitwadi Kawinwanichakij, Colin Jacobs, Harry Chittenden, Gabriel Brammer, Glenn Dan, Marchinii Kapizak , Ζ. Semel-Marsan, Pascal A. Oish, Casey Papovich, Rhea-Sylvia Remus, Kim-VH. Tran, James Esdell και Angel Chandro-Gomez, 14 Φεβρουαρίου 2024, φύση.
doi: 10.1038/s41586-024-07191-9