Przejdź do treści

ALMA odkrywa masywną rotującą galaktykę dyskową we wczesnym Wszechświecie

Wizja artystyczna Dysku Wolfe'a, ogromnej wirującej galaktyki dyskowej we wczesnym Wszechświecie.

W naszym Wszechświecie większość galaktyk, takich jak Droga Mleczna, powstaje stopniowo, osiągając ogromną masę stosunkowo późno. Jednak nowe odkrycie masywnej wirującej galaktyki dyskowej z czasu, gdy Wszechświat miał zaledwie 10% obecnego wieku, podważa tradycyjne modele formowania się galaktyk. Badanie zostało opublikowane 20 maja br. w czasopiśmie „Nature”.

Galaktyka DLA0817g, nazwana Dyskiem Wolfe’a po nieżyjącym astronomie Arthurze M. Wolfie, jest najodleglejszą wirującą galaktyką dyskową, jaką kiedykolwiek zaobserwowano. Potężna moc ALMA pozwoliła zobaczyć galaktykę wirującą z prędkością podobną do naszej Drogi Mlecznej, która sięga 272 km/s.

„Podczas gdy poprzednie badania wskazywały na istnienie tych wczesnych wirujących galaktyk dyskowych bogatych w gaz, dzięki ALMA mamy teraz jednoznaczne dowody, że występują one już 1,5 mld lat po Wielkim Wybuchu” – powiedział główny autor pracy Marcel Neeleman z Instytutu Maxa Plancka.

Jak się tworzy Dysk Wolfe’a?

Odkrycie Dysku Wolfe’a stanowi wyzwanie dla wielu symulacji formowania się galaktyk, które przewidują, że masywne galaktyki w tym punkcie ewolucji kosmosu rosły w wyniku wielu połączeń mniejszych galaktyk i gorących kępek gazu.

„Większość galaktyk, które znajdujemy we wczesnym Wszechświecie, wygląda jak wraki pociągów, ponieważ uległy one spójnemu i często gwałtownemu połączeniu. Te gorące połączenia utrudniają tworzenie się uporządkowanych, chłodnych, rotujących galaktyk dyskowych, które obserwujemy w naszym obecnym Wszechświecie” – wyjaśnia Neeleman.

W większości scenariuszy powstawania galaktyk zaczynają one pokazywać dobrze uformowany dysk około 6 mld lat po Wielkim Wybuchu. Fakt, że astronomowie znaleźli taką galaktykę dyskową, gdy Wszechświat miał zaledwie 10% obecnego wieku, wskazuje, że musiały dominować inne procesy wzrostu.

„Uważamy, że Dysk Wolfe’a urósł przede wszystkim dzięki ciągłemu wzrostowi zimnego gazu. Jednak jedno z pytań, które pozostają, jest takie, jak zgromadzić tak dużą masę gazu, zachowując stosunkowo stabilny, wirujący dysk?” – powiedział J. Xavier Prochaska z University of California, Santa Cruz i współautor artykułu.

Formowanie się gwiazd

Zespół wykorzystał także VLA oraz teleskop Hubble’a, aby dowiedzieć się więcej na temat formowania się gwiazd w Dysku Wolfe'a. W zakresie fal radiowych ALMA badał ruch galaktyki oraz masę atomową gazu i pyłu, podczas gdy VLA mierzył masę molekularną – paliwo do formowania się gwiazd. W świetle UV Hubble obserwował masywne gwiazdy. „Szybkość formowania się gwiazd w Dysku Wolfe’a jest co najmniej dziesięć razy wyższa niż w naszej własnej galaktyce. To musi być jedna z najbardziej produktywnych galaktyk dyskowych we wczesnym Wszechświecie” – wyjaśnił Prochaska.

„Normalna” galaktyka

Dysk Wolfe’a został po raz pierwszy odkryty przez ALMA w 2017 roku. Neeleman i jego zespół znaleźli galaktykę, gdy zbadali światło z bardziej odległego kwazara, które zostało pochłonięte, kiedy przechodziło przez ogromny rezerwuar wodoru otaczający galaktykę – tak właśnie się on ujawnił. Zamiast szukać bezpośredniego światła z wyjątkowo jasnych, ale rzadszych galaktyk, astronomowie zastosowali tę metodę „absorpcji”, aby znaleźć słabsze i „normalniejsze” galaktyki we wczesnym Wszechświecie.

Fakt, że astronomowie znaleźli Dysk Wolfe’a przy użyciu tej metody pokazuje, że należy on do normalnej populacji galaktyk obecnych we wczesnym okresie życia Wszechświata. Kiedy obserwacje ALMA pokazały, że on wiruje, zdali sobie sprawę, że wczesne rotujące galaktyki dyskowe nie są tak rzadkie, jak się wcześniej wydawało, i że powinno ich być znacznie więcej.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
ALMA Discovers Massive Rotating Disk in Early Universe

A cold, massive, rotating disk galaxy 1.5 billion years after the Big Bang

Źródło: NRAO

Na ilustracji: Wizja artystyczna Dysku Wolfe'a, ogromnej wirującej galaktyki dyskowej we wczesnym Wszechświecie. Galaktyka została odkryta, gdy ALMA zbadała światło z odległego kwazara (lewy górny róg). Źródło: NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello.