Przejdź do treści

Znaleziono pierwszą aktywnie tworzącą się galaktykę o masie tak małej, jak młoda Droga Mleczna

Gromada galaktyk MACS J1423 z soczewkowaną galaktyką Iskra Świetlika

Po raz pierwszy Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba wykrył i „zważył” galaktykę, która nie tylko istniała około 600 milionów lat po Wielkim Wybuchu, ale także ma masę podobną do masy naszej Drogi Mlecznej na tym samym etapie rozwoju. Inne galaktyki wykryte przez Webba w tym okresie w historii Wszechświata są znacznie masywniejsze. Galaktyka ta, nazywana Iskrą Świetlika, błyszczy gromadami gwiazd – w sumie 10 – z których każdą badacze szczegółowo zbadali.

Nie sądziłam, że możliwe będzie rozdzielenie galaktyki, która istniała tak wcześnie we Wszechświecie, na tak wiele odrębnych składników, nie mówiąc już o stwierdzeniu, że jej masa jest podobna do masy naszej własnej Galaktyki w momencie jej formowania – powiedziała Lamiya Mowla, współautorka artykułu i adiunkt w Wellesley College w Massachusetts. W tej maleńkiej galaktyce dzieje się tak wiele, w tym tak wiele różnych faz formowania się gwiazd.

Webb był w stanie wykonać wystarczająco szczegółowy obraz galaktyki z dwóch powodów. Jednym z nich jest zaleta kosmosu: masywna gromada galaktyk na pierwszym planie radykalnie poprawiła wygląd odległej galaktyki poprzez naturalny efekt znany jako soczewkowanie grawitacyjne. W połączeniu ze specjalizacją teleskopu w obrazowaniu światła podczerwonego w wysokiej rozdzielczości, Webb dostarczył bezprecedensowe nowe dane o zawartości galaktyki.

Bez korzyści, jakie daje ta soczewka grawitacyjna, nie bylibyśmy w stanie rozróżnić tej galaktyki — powiedział Kartheik Iyer, współautor i stypendysta NASA Hubble na Uniwersytecie Columbia w Nowym Jorku. Wiedzieliśmy, że możemy się tego spodziewać na podstawie obecnej fizyki, ale zaskakujące jest to, że faktycznie to zobaczyliśmy.

Mowlę, która dostrzegła galaktykę na zdjęciu Webba, przyciągnęły jej lśniące gromady gwiazd, ponieważ błyszczące obiekty zazwyczaj wskazują, że są niezwykle zbite i skomplikowane. Ponieważ galaktyka wygląda jak iskra lub rój świetlików w ciepłą letnią noc, nazwali ją Iskrą Świetlika (Firefly Sparkle).

Rekonstrukcja wyglądu galaktyki
Zespół badawczy stworzył model tego, jak galaktyka mogłaby wyglądać, gdyby jej obraz nie został rozciągnięty przez soczewkowanie grawitacyjne i odkrył, że przypomina wydłużoną kroplę deszczu. W jej wnętrzu zawieszone są dwie gromady gwiazd u góry i osiem u dołu. Nasza rekonstrukcja pokazuje, że skupiska aktywnie formujących się gwiazd są otoczone rozproszonym światłem innych nierozdzielonych gwiazd – powiedział Iyer. Ta galaktyka dosłownie jest w trakcie składania się.

Dane Webba pokazują, że galaktyka Iskra Świetlika jest mniejsza i należy do kategorii galaktyk o małej masie. Miną miliardy lat, zanim nabierze pełnej masy i wyrazistego kształtu. Większość innych galaktyk, które pokazał nam Webb, nie jest powiększona ani rozciągnięta, a my nie jesteśmy w stanie zobaczyć ich elementów oddzielnie. Dzięki Iskrze Świetlika jesteśmy świadkami montażu galaktyki cegła po cegle – powiedziała Mowla.

Rozciągnięta i błyszcząca, gotowa do dokładnej analizy
Ponieważ obraz galaktyki jest zniekształcony w długi łuk, badacze z łatwością wytypowali 10 odrębnych gromad gwiazd, które emitują większość światła galaktyki. Są tu przedstawione w odcieniach różu, fioletu i błękitu. Te kolory na zdjęciach Webba i towarzyszące im widma potwierdziły, że powstawanie gwiazd nie nastąpiło w tej galaktyce od razu, ale było rozłożone w czasie.
 

Rozciągnięty i zdeformowany przez soczewkowanie grawitacyjne obraz galaktyki Iskra Świetlika

Obraz galaktyki Iskra Świetlika jest rozciągnięty i zdeformowany przez naturalny efekt znany jako soczewkowanie grawitacyjne, co pozwoliło badaczom uzyskać znacznie więcej informacji o jej zawartości (w niektórych obszarach obrazu Webba galaktyka jest powiększona ponad 40 razy). Żródło: NASA, ESA, CSA, STScI, C. Willott (NRC-Canada), L. Mowla (Wellesley College), K. Iyer (Columbia)


Ta galaktyka ma zróżnicowaną populację gromad gwiazd i jest niezwykłe, że możemy je widzieć oddzielnie w tak młodym wieku Wszechświata – powiedział Chris Willott z Kanadyjskiej Krajowej Rady ds. Badań Naukowych, współautor i kierownik programu obserwacyjnego. Każda gromada gwiazd przechodzi inną fazę formowania się lub ewolucji.

Przewidywany kształt galaktyki pokazuje, że jej gwiazdy nie utworzyły centralnego zgrubienia ani cienkiego, spłaszczonego dysku, co jest kolejnym dowodem na to, że galaktyka wciąż się formuje.

„Świecący” towarzysze
Naukowcy nie są w stanie przewidzieć, w jaki sposób ta zdezorganizowana galaktyka będzie się rozwijać i nabierać kształtu, jednak zespół potwierdził, że istnieją dwie galaktyki, które krążą w jej bliskim sąsiedztwie i mogą mieć wpływ na to, jak będzie budować masę na przestrzeni miliardów lat.

Iskra Świetlika znajduje się zaledwie 6500 lat świetlnych od swojego pierwszego towarzysza, a od drugiego dzieli ją 42 000 lat świetlnych (dla porównania, w pełni uformowana Droga Mleczna ma średnicę około 100 000 lat świetlnych – wszystkie trzy zmieściłyby się w jej wnętrzu). Jej towarzysze są nie tylko bardzo blisko siebie, ale naukowcy uważają również, że krążą wokół siebie.

Za każdym razem, gdy jedna galaktyka mija drugą, gaz ulega kondensacji i stygnie, co pozwala na tworzenie się nowych gwiazd w skupiskach, zwiększając masę galaktyk. Od dawna przewidywano, że galaktyki we wczesnym Wszechświecie powstają poprzez kolejne interakcje i połączenia z innymi, mniejszymi galaktykami — powiedział Yoshihisa Asada, współautor i doktorant na Uniwersytecie w Kioto w Japonii. Możemy być świadkami tego procesu w akcji.

To dopiero pierwsza z wielu takich galaktyk, które odkryje JWST, ponieważ dopiero zaczynamy używać tych kosmicznych mikroskopów, dodała członkini zespołu Maruša Bradač z Uniwersytetu w Lublanie w Słowenii. Podobnie jak mikroskopy pozwalają nam zobaczyć ziarna pyłku roślin, niesamowita rozdzielczość Webba i powiększająca moc soczewkowania grawitacyjnego pozwalają nam zobaczyć małe kawałki wewnątrz galaktyk. Nasz zespół analizuje teraz wszystkie wczesne galaktyki, a wszystkie wyniki wskazują na ten sam kierunek: musimy się jeszcze dowiedzieć wiele więcej o tym, jak te wczesne galaktyki powstały.

Badania zespołu opierały się na danych z kanadyjskiego przeglądu NIRISS Unbiased Cluster Survey (CANUCS) przeprowadzonego przez Webba, które obejmowały obrazy w bliskiej podczerwieni z kamery bliskiej podczerwieni (NIRCam) oraz widma ze spektrografu bliskiej podczerwieni (NIRSpec). Dane CANUCS celowo obejmowały pole sfotografowane przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a w ramach badania Cluster Lensing And Supernova.

Wyniki opublikowano 12 grudnia 2024 r. w czasopiśmie Nature.


Więcej:


Opracowanie: Magda Maszewska. Źródło: ESA/Webb 

Na ilustracji: Gromada galaktyk MACS J1423, która działa jak soczewka, powiększając i zniekształcając światło z obiektów, które znajdują się daleko za nią (efekt znany jako soczewkowanie grawitacyjne). Astronomowie mogą dzięi temu szczegółowo badać galaktyki soczewkowane, takie jak Iskra Świetlika. Źródło: NASA, ESA, CSA, STScI, C. Willott (NRC-Canada), L. Mowla (Wellesley College), K. Iyer (Columbia)

Reklama