Οι αστρονόμοι χρησιμοποιώντας τοδιαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) έκαναν μια πρωτοποριακή ανακάλυψη: έναν γαλαξία που έπαψε να σχηματίζει νέα αστέρια πριν από 13 δισεκατομμύρια χρόνια, καθιστώντας τον τον παλαιότερο “νεκρό” γαλαξία που έχει παρατηρηθεί ποτέ.
Ο γαλαξίας, ο οποίος υπήρξε μόλις 700 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, είναι περίεργος για τα γαλαξιακά δεδομένα. Επίσης, με βάση τα πρόσφατα ευρήματα, «προκαλεί» την την κατανόηση που έχουν οι αστρονόμοι για την πρώιμη εξέλιξη των γαλαξιών.
Σε έρευνα με επικεφαλής τον Tobias J. Looser και μια διεθνή ομάδα αστρονόμων, το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) ανακάλυψε έναν αρχαίο αδρανή γαλαξία. Με ερυθρή μετατόπιση z=7,3, είναι ο αρχαιότερος γαλαξίας του είδους του που έχει παρατηρηθεί ποτέ.
Η μελέτη που δημοσιεύεται στο Nature, παρέχει ενδιαφέρουσες πληροφορίες για το πρώιμο σύμπαν, αμφισβητώντας τα υπάρχοντα μοντέλα εξέλιξης των γαλαξιών και προσφέροντας μια μοναδική ευκαιρία να μελετηθούν οι μηχανισμοί πίσω από τη σίγαση των γαλαξιών.
O αρχαίος γαλαξίας JADES-GS-z7-01-QU
Ο γαλαξίας, με την ονομασία JADES-GS-z7-01-QU, είχε αρχικά αναγνωριστεί ως γαλαξίας «Lyman-break». Με απλά λόγια, οι αστρονόμοι εκμεταλλεύονται το γεγονός ότι η έντονη υπεριώδης ακτινοβολία από νεαρά, καυτά άστρα σε μακρινούς γαλαξίες απορροφάται από το ουδέτερο υδρογόνο στο διαγαλαξιακό κενό του διαστήματος, δημιουργώντας ένα “σπάσιμο” στο φάσμα του γαλαξία.
Καθώς η ακτινοβολία “διαλύεται” στη μεγάλη απόσταση, αυτή η χαρακτηριστική πτώση επιτρέπει στους αστρονόμους να εκτιμήσουν την ερυθρή μετατόπιση του γαλαξία, ή την απόστασή του από τη Γη, η οποία με τη σειρά της υποδεικνύει την ηλικία του. Ο συγκεκριμένος γαλαξίας έχει ηλικία άνω των 13 δισεκατομμυρίων ετών. Συγκριτικά το σύμπαν έχει ηλικία 13,7 δισεκατομμυρίων ετών.
Χρησιμοποιώντας το πρίσμα του φασματογράφου εγγύς υπέρυθρου του JWST (NIRSpec), οι αστρονόμοι μπόρεσαν να επιβεβαιώσουν ότι ο γαλαξίας ήταν αδρανής, που είναι ένας φανταχτερός τρόπος για να πούμε “νεκρός”. Βασικά, ο σχηματισμός των άστρων είχε σταματήσει.
Ωστόσο αυτό που προβλημάτισε την ομάδα των αστρονόμων είναι το πόσο νέος ήταν ο γαλαξίας όταν “πέθανε”.
«Τα πρώτα μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια του σύμπαντος ήταν μια πολύ ενεργή φάση, με πολλά νέφη αερίου να καταρρέουν για να σχηματίσουν νέα αστέρια», δήλωσε ο κύριος συγγραφέας της μελέτης, Tobias Looser. «Οι γαλαξίες χρειάζονται μια πλούσια παροχή αερίου για να σχηματίσουν νέα αστέρια, και το πρώιμο σύμπαν ήταν σαν ένας μπουφές με όλα όσα μπορείς να φας».
Αυτός ο γαλαξίας βίωσε μια έντονη περίοδο σχηματισμού άστρων για μια περίοδο μεταξύ 30 και 90 εκατομμυρίων ετών και στη συνέχεια, για μια περίοδο περίπου 10 εκατομμυρίων ετών, ο σχηματισμός άστρων απλώς σταμάτησε. Αν και 10 εκατομμύρια χρόνια φαίνονται μεγάλο χρονικό διάστημα για τον θάνατο, είναι μόλις μία στιγμή στο κοσμικό χρονοδιάγραμμα. Για τους αστρονόμους, αυτό δεν είναι ενδεικτικό του σύγχρονου σχηματισμού γαλαξιών και της ζωής που διαρκεί σημαντικά περισσότερο.
Το JWST και οι ερευνητές κατάφεραν να πάρουν αρκετά αξιόπιστες εκτιμήσεις για τις φυσικές ιδιότητες του γαλαξία, όπως το μέγεθος και η μάζα. Με βάση την εξασθένιση της σκόνης και τον σχηματισμό άστρων, η ομάδα μπόρεσε να επιβεβαιώσει ότι αυτός ο μικρός γαλαξίας που μοιάζει με νέφος έζησε γρήγορα και «πέθανε σκληρά».
Τι υποθέτουν οι αστρονόμοι;
«Δεν είμαστε σίγουροι αν κάποιο από αυτά τα σενάρια μπορεί να εξηγήσει αυτό που είδαμε τώρα με το Webb», δήλωσε ο συν-συγγραφέας καθηγητής. Roberto Maiolino. «Μέχρι τώρα, για να κατανοήσουμε το πρώιμο σύμπαν, χρησιμοποιούσαμε μοντέλα βασισμένα στο σύγχρονο σύμπαν. Αλλά τώρα που μπορούμε να δούμε τόσο πολύ πιο πίσω στο χρόνο και να παρατηρήσουμε ότι ο σχηματισμός άστρων σβήστηκε τόσο γρήγορα σε αυτόν τον γαλαξία, τα μοντέλα που βασίζονται στο σύγχρονο σύμπαν ίσως χρειαστεί να επανεξεταστούν».
Η ύπαρξη ενός τέτοιου γαλαξία σε αυτό το πρώιμο στάδιο της ιστορίας του σύμπαντος υποδηλώνει ότι τα μοντέλα για την εξέλιξη των γαλαξιών, που βασίζονται στο σύγχρονο σύμπαν, ίσως χρειαστεί να αναθεωρηθούν. Η ομάδα τονίζει ότι μπορεί τώρα να γίνει περαιτέρω έρευνα για να κατανοηθεί γιατί αυτός ο γαλαξίας δεν διήρκεσε τόσο πολύ όσο οι πιο σύγχρονοι γαλαξίες.
Όταν το σύμπαν ήταν νεαρό, η ενέργεια και η ύλη θα ήταν πιο συμπυκνωμένες, δημιουργώντας πλεόνασμα υλικού για τη δημιουργία άστρων για κάθε γαλαξία. Καθώς το σύμπαν επεκτεινόταν, όλη αυτή η ενέργεια και η ύλη εξαπλώθηκαν, πράγμα που θεωρητικά θα έκανε τον σχηματισμό άστρων πιο δύσκολο. Ωστόσο, οι νεότεροι γαλαξίες έχουν σημαντικά μεγαλύτερη διάρκεια ζωής από αυτό το αρχαίο «νεκρό παράδειγμα».
Μια θεωρία που παρουσιάζουν οι αστρονόμοι είναι ότι στο πρώιμο σύμπαν, με το ανατρεπτικό χάος της ύλης και της ενέργειας, η δημιουργία και ο θάνατος των άστρων γινόταν πιο γρήγορα, με αποτέλεσμα να δημιουργούνται περισσότερες μαύρες τρύπες και σουπερνόβα . Με μια τόσο υψηλή παραγωγή ενέργειας, είναι πιθανό ότι καθώς το σύμπαν συνέχισε να διαστέλλεται, ο σχηματισμός άστρων σταμάτησε σε ορισμένους γαλαξίες που βρίσκονταν πιο κοντά στην πηγή της Μεγάλης Έκρηξης.
Μια άλλη θεωρία είναι ότι ίσως αυτός ο γαλαξίας πέθανε, αλλά έκτοτε επανήλθε στη ζωή. «Ψάχνουμε για άλλους γαλαξίες σαν αυτόν στο πρώιμο σύμπαν, οι οποίοι θα μας βοηθήσουν να θέσουμε κάποιους περιορισμούς για το πώς και γιατί οι γαλαξίες σταματούν να σχηματίζουν νέα αστέρια», δήλωσε ο D’Eugenio. «Θα μπορούσε να συμβαίνει ότι οι γαλαξίες στο πρώιμο σύμπαν “πεθαίνουν” και στη συνέχεια ξαναβγαίνουν στη ζωή – θα χρειαστούμε περισσότερες παρατηρήσεις για να μας βοηθήσουν να το καταλάβουμε αυτό».
