Η ανακάλυψη του James Webb που θα ανατρέψει τις γνώσεις μας για το Σύμπαν

Φανταστείτε τους αρχαιολόγους να ανασκάπτουν μια παλιά σπηλιά όπου πίστευαν ότι θα έβλεπαν πρωτόγονους πιθηκοειδείς προγόνους και αντ’ αυτού να βρίσκουν ένα απολίθωμα που δεν διαφέρει σχεδόν καθόλου από έναν σύγχρονο άνθρωπο. Ίσως αυτό να αισθάνθηκαν οι αστρονόμοι όταν ανακάλυψαν έναν εξελιγμένο γαλαξία παρόμοιο με τον Γαλαξία μας, που όμως φώτιζε το διάστημα όταν το Σύμπαν είχε ηλικία μόλις 700 εκατομμυρίων ετών. Δεδομένου ότι η πλειονότητα των επιστημόνων πιστεύει πως το Σύμπαν είναι σήμερα 13,8 δισεκατομμύριων ετών, αυτή η περίοδος θα μπορούσε να θεωρηθεί ακόμη η νηπιακή εποχή του Σύμπαντος, λίγο μετά το Big Bang.

Χρησιμοποιώντας το Atacama Large Millimeter/submillimeter Array ή ALMA, ένα παρατηρητήριο στην έρημο Atacama της Χιλής, οι ερευνητές ανακάλυψαν έναν γαλαξία που φαίνεται να είναι τόσο τακτικός όσο και οι σύγχρονοι γαλαξίες. Η ομάδα ονόμασε το κοσμικό παιδί-θαύμα REBELS-25 και πιστεύει ότι είναι ο πιο μακρινός γαλαξίας με περιστρεφόμενο δίσκο που έχει βρεθεί μέχρι στιγμής.

«Σύμφωνα με την κατανόηση μας για τον σχηματισμό των γαλαξιών, αναμένουμε ότι οι περισσότεροι πρώιμοι γαλαξίες θα είναι μικροί και θα έχουν ακατάστατη εμφάνιση», δήλωσε σε ανακοίνωση της η Jacqueline Hodge, συν-συγγραφέας της δημοσίευσης στο Πανεπιστήμιο Leiden της Ολλανδίας.

Η ανακάλυψη δεν αποτελεί μόνο ρεκόρ, αλλά και ένα ακόμη στοιχείο, χάρη στο διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, που δείχνει ότι οι κοσμολόγοι πρέπει να αναθεωρήσουν τις προηγούμενες αντιλήψεις τους για την εξέλιξη των γαλαξιών. Μέχρι πρόσφατα, οι θεωρητικοί πίστευαν ότι ένας γαλαξίας τόσο περίτεχνος όσο ο Γαλαξίας μας – με περιστρεφόμενο δίσκο και σπειροειδείς βραχίονες, για παράδειγμα – θα απαιτούσε δισεκατομμύρια χρόνια εξέλιξης.

Το πόσο παρόμοιος είναι ο REBELS-25, συντομογραφία του Reionization Era Bright Emission Line Survey program του ALMA, με τον δικό μας γαλαξία μπορεί να γίνει πιο ξεκάθαρο σύντομα. Η μελέτη βρήκε ενδείξεις για άλλα ώριμα χαρακτηριστικά, όπως μια κεντρική επιμήκη ράβδο και σπειροειδείς βραχίονες. Η ερευνητική ομάδα σκοπεύει να διεξάγει επόμενες μελέτες στον αρχαίο γαλαξία για να επιβεβαιώσει αυτά τα χαρακτηριστικά.

Τέτοιες δομές, αν αποδειχθούν, θα καταστήσουν τον REBELS-25 τον πιο μακρινό ραβδωτό σπειροειδή γαλαξία που είναι γνωστός. Αυτό θα ξεπερνούσε τον κάτοχο του ρεκόρ, τον Ceers-2112, που ανακαλύφθηκε μόλις πέρυσι με το τηλεσκόπιο James Webb της NASA. Η ανίχνευση τοποθέτησε τον Ceers-2112 στα 2 δισεκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang.

Οι αστρονόμοι πίστευαν προηγουμένως ότι χρειάστηκαν πολλά δισεκατομμύρια χρόνια για να σταθεροποιηθούν οι γαλαξίες αρκετά ώστε να αναπτύξουν τις λεγόμενες «μπάρες», τις λωρίδες αστέρων και αερίων που διαπερνούν τον πυρήνα ενός γαλαξία. Οι ράβδοι σχηματίζονται στους σπειροειδείς γαλαξίες όταν οι τροχιές των άστρων κοντά στον πυρήνα του γαλαξία γίνονται ακανόνιστες και τεντωμένες. Καθώς οι τροχιές των άστρων μεγαλώνουν, αρχίζουν να μπαίνουν σε μια γραμμή, κατά κάποιο τρόπο.

Οι ράβδοι μεγαλώνουν καθώς η βαρύτητα τους συγκεντρώνει περισσότερα κοντινά αστέρια. Τελικά, ένα μεγάλο ποσοστό των άστρων μέσα στην καρδιά του γαλαξία παγιδεύεται στη ράβδο. Όταν οι αστρονόμοι εντοπίζουν μια αστρική μπάρα, συνήθως την ερμηνεύουν ότι ο γαλαξίας έχει φτάσει σε μια φάση καταστάλαξης.

Δεν πάει πολύς καιρός από τότε που η NASA διακήρυττε ότι οι σπειροειδείς γαλαξίες με μπάρες ήταν «όψιμοι» στο Σύμπαν, με βάση την Έρευνα Κοσμικής Εξέλιξης (Cosmic Evolution Survey). Η μελέτη, με επικεφαλής τον Kartik Sheth του Επιστημονικού Κέντρου Spitzer του Caltech στην Pasadena, εξέτασε περισσότερους από 2.000 σπειροειδείς γαλαξίες από την απογραφή του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble.

Αυτό το δείγμα βρήκε πολύ λιγότερους γαλαξίες που έμοιαζαν με τον Γαλαξία μας πριν από 7 δισεκατομμύρια χρόνια, όταν το Σύμπαν είχε περίπου τη μισή από τη σημερινή ηλικία του. Μόνο το 20% των σπειροειδών γαλαξιών στο μακρινό παρελθόν διέθεταν μπάρες, σε σύγκριση με σχεδόν το 70% της πιο σύγχρονης συνομοταξίας τους, σύμφωνα με την προηγούμενη έρευνα. Αυτές οι παρατηρήσεις οδήγησαν τους αστρονόμους στο συμπέρασμα ότι ακόμη και οι μαζικοί γαλαξίες που βρίσκονταν πιο κοντά στην αυγή του χρόνου θα ήταν πιο σβώλοι, με ασαφείς δομές.

Ωστόσο, το Hubble είχε περιορισμούς, καθώς μπορούσε να παρατηρήσει μόνο σε βάθος χρόνου μέχρι περίπου 8 ή 9 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Με την αυξημένη ευαισθησία του τηλεσκοπίου James Webb, το οποίο ανιχνεύει φως που έχει απλωθεί στο υπέρυθρο λόγω της διαστολής του Σύμπαντος, οι ερευνητές είδαν έκτοτε την ανάπτυξη της μπάρας ακόμη πιο παλιά.

Μια ομάδα, με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο Durham στο Ηνωμένο Βασίλειο, χρησιμοποίησε τα δεδομένα του James Webb για να μελετήσει τον σχηματισμό ράβδων σε γαλαξίες όπως θα έμοιαζαν πριν από 8 έως 11,5 δισεκατομμύρια χρόνια. Από τους 368 δισκοειδείς γαλαξίες που πήραν δείγμα, οι εν λόγω επιστήμονες είδαν δύο φορές περισσότερους με μπάρες από ό,τι το Hubble, σύμφωνα με τη μελέτη τους που δημοσιεύθηκε τον περασμένο Απρίλιο.

Η Lucie Rowland, επικεφαλής συγγραφέας της εργασίας REBELS-25, δήλωσε ότι αυτός ο αρχαίος γαλαξίας, ο οποίος δεν ταιριάζει στο προφίλ ενός πρώιμου γαλαξία, ανταποκρίνεται στο όνομα του.

«Βλέποντας έναν γαλαξία με τέτοιες ομοιότητες με τον δικό μας Γαλαξία, ο οποίος κυριαρχείται έντονα από την περιστροφή, αμφισβητούμε την κατανόηση μας για το πόσο γρήγορα οι γαλαξίες στο πρώιμο Σύμπαν εξελίσσονται στους τακτοποιημένους γαλαξίες του σημερινού Σύμπαντος», δήλωσε η ίδια.

[via]