Łącząc siły naturalnej soczewki w kosmosie z możliwościami Kosmicznego Teleskopu Hubble’a astronomowie dokonali zaskakującego odkrycia - pierwszy przykład jeszcze zwartej, masywnej, szybko wirującej galaktyki dyskowej, która zatrzymała proces tworzenia się gwiazd zaledwie kilka milionów lat po Wielkim Wybuchu.
Naukowcy uważają, że odkrycie takiej galaktyki we wczesnej historii Wszechświata może kwestionować obecne rozumienie tego, w jaki sposób wielkie galaktyki kształtują się i ewoluują.
Gdy Hubble sfotografował tę galaktykę, astronomowie spodziewali się zobaczyć chaotyczną kulę gwiazd powstałą w procesie łączenia się galaktyk. Zamiast tego ujrzeli dowody na to, że gwiazdy ułożyły się w dysk w kształcie naleśnika.
Jest to pierwszy bezpośredni dowód obserwacyjny na to, że przynajmniej niektóre z najwcześniejszych tak zwanych “martwych” galaktyk – w których procesy gwiazdotwórcze zatrzymały się – w jakiś sposób ewoluowały od kształtu podobnego do Drogi Mlecznej – galaktyki dyskowej, do obserwowanych dzisiaj olbrzymich galaktyk eliptycznych.
Obserwacje te są zaskoczeniem, ponieważ galaktyki eliptyczne zawierają starsze gwiazdy, podczas gdy galaktyki spiralne zwykle posiadają młodsze, niebieskie gwiazdy. Przynajmniej niektóre z tych młodych, „martwych” galaktyk dyskowych musiało w swojej przeszłości przejść przez etap znacznych zmian. Nie tylko zmieniły swoją strukturę, ale także ruchy swoich gwiazd, aby przejść z etapu galaktyk dyskowych do eliptycznych.
„Te nowe informacje mogą nas zmusić do ponownego przemyślenia całego kosmologicznego kontekstu wczesnego wypalania się galaktyk i ewolucji galaktyk dyskowych w eliptyczne. Być może nie zauważyliśmy, że wczesne ‘martwe’ galaktyki mogłyby w rzeczywistości być dyskowymi, po prostu dlatego, że nie mieliśmy danych o wystarczającej rozdzielczości” - powiedział Sune Toft z Centrum Ciemnej Kosmologii w Instytucie Nielsa Bohra Uniwersytetu Kopenhaskiego w Danii.
Poprzednie badania odległych martwych galaktyk zakładały, że ich struktura jest podobna do galaktyk eliptycznych, do których z czasem wyewoluują. Potwierdzenie tego założenia wymaga silniejszych teleskopów, niż obecnie dostępne. Ale istnieje zjawisko soczewkowania grawitacyjnego, w którym masywna galaktyka działa jak naturalna soczewka powiększając i zniekształcając obrazy odległych galaktyk tła. Łącząc tę naturalną soczewkę z rozdzielczością HST, naukowcy byli w stanie zajrzeć do wnętrza martwej galaktyki.
Odległa galaktyka jest trzy razy masywniejsza niż Droga Mleczna ale tylko połowę mniejsza. Pomiary prędkości rotacji wykonane za pomocą Bardzo Dużego Teleskopu ESO (VLT) wykazały, że galaktyka dyskowa wiruje ponad dwa razy szybciej, niż Galaktyka.
Wykorzystując dane archiwalne w ramach przeglądu CLASH (Cluster Lensing And Supernova survey with Hubble), Tofh i jego zespół potrafili określić masę gwiazd w galaktyce, ich sposób tworzenia się i wiek.
Wciąż nie wiadomo, dlaczego procesy gwiazdotwórcze w tej galaktyce się zatrzymały. Być może powodem jest aktywne jądro galaktyczne, gdzie supermasywna czarna dziura emituj potężne ilości energii, która hamuje proces formowania się gwiazd przez podgrzewanie gazu i wyrzucanie go z galaktyki. Może to być również spowodowane przez wpływający zimny gaz, który ulega sprężeniu i rozgrzaniu, uniemożliwiając jego chłodzenie się i powstawanie zimnych obłoków molekularnych w centrum galaktyki.
W jaki sposób te młode, masywne, zwarte dyski ewoluują do postaci galaktyk eliptycznych, które obserwujemy w obecnym Wszechświecie? – „Prawdopodobnie poprzez proces łączenia się galaktyk” – mówi Toft. „Jeżeli galaktyki rosną dzięki łączeniu się z małymi towarzyszami, a może ich być naprawdę dużo i zbliżają się do galaktyki z różnych kierunków, to mogą powodować tworzenie losowych torów orbit gwiazd w galaktyce. Zdecydowanie zniszczyłoby to także uporządkowanie ruchu gwiazd.”
Więcej informacji:
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
HubbleSite
Na zdjęciu: Gromada galaktyk MACS J2129-0741 i galaktyka soczewkująca MACS2129-1. Umieranie młodych: Masywna martwa galaktyka dyskwa stawia wyzwanie obrazowi, w jaki sposób galaktyki ewoluują. źródło: Nauka: NASA, ESA, and S. Toft (University of Copenhagen) Potwirdzenie: NASA, ESA, M. Postman (STScI), oraz zespół CLASH
