Zaobserwowano początek rotacji galaktyk we wczesnym Wszechświecie

Astronomowie odkryli rotację najbardziej odległej galaktyki, jaką kiedykolwiek zaobserwowano, co sugeruje początkowy etap rozwoju ruchu wirowego.

Wizja artystyczna formującej się i wirującej galaktyki MACS 1149-JD1 we wczesnym Wszechświecie. Źródło: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO).

Po Wielkim Wybuchu powstały najwcześniejsze galaktyki. Ze względu na rozszerzanie się Wszechświata, galaktyki te oddalają się od nas. To powoduje, że ich emisje ulegają przesunięciu ku czerwieni (w kierunku dłuższych fal). Badając te przesunięcia ku czerwieni, można scharakteryzować „ruch” w galaktykach oraz ich odległość. W nowym badaniu astronomowie z Waseda University ujawnili prawdopodobny ruch obrotowy jednej z takich odległych galaktyk.

W miarę, jak teleskopy stawały się coraz bardziej zaawansowane i potężne, astronomowie byli w stanie wykryć coraz bardziej odległe galaktyki. Są to jedne z najwcześniej powstałych galaktyk, które zaczęły się od nas oddalać w miarę rozszerzania się Wszechświata. W rzeczywistości, im większa odległość, tym szybciej galaktyka wydaje się od nas oddalać. Co ciekawe, możemy oszacować, jak szybko galaktyka się porusza, a co za tym idzie, kiedy powstała, na podstawie tego, jak bardzo jest „przesunięta ku czerwieni” jej emisja. Jest to podobne do zjawiska zwanego efektem Dopplera, gdzie obiekty oddalające się od obserwatora emitują światło, które wydaje się dla obserwatora przesunięte ku czerwieni.

Teleskop Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) jest szczególnie dobrze przystosowany do obserwacji takich przesunięć ku czerwieni w emisjach galaktyk. Niedawno międzynarodowy zespół badaczy zaobserwował przesunięcie ku czerwieni emisji odległej galaktyki, MACS 1149-JD1 (dalej JD1), co doprowadziło ich do kilku interesujących wniosków. Poza odnajdywaniem galaktyk o wysokim przesunięciu ku czerwieni, czyli bardzo odległych, badanie ich wewnętrznego ruchu gazu i gwiazd dostarcza motywacji do zrozumienia procesu powstawania galaktyk w najwcześniejszym możliwym Wszechświecie – wyjaśnia profesor Richard S. Ellis z University College London.

Formowanie się galaktyk rozpoczyna się od nagromadzenia gazu, z którego następnie powstają gwiazdy. Z czasem formowanie się gwiazd postępuje od centrum na zewnątrz, powstaje dysk galaktyczny, a galaktyka nabiera określonego kształtu. W trakcie formowania się gwiazd, nowsze gwiazdy tworzą się w wirującym dysku, podczas gdy starsze pozostają w części centralnej. Badając wiek obiektów gwiazdowych oraz ruch gwiazd i gazu w galaktyce, można określić, na jakim etapie ewolucji znalazła się galaktyka.

Prowadząc serię obserwacji przez okres dwóch miesięcy, astronomowie z powodzeniem zmierzyli niewielkie różnice w przesunięciu ku czerwieni z pozycji na pozycję wewnątrz galaktyki i odkryli, że JD1 spełnia kryterium galaktyki zdominowanej przez rotację. Następnie wymodelowali galaktykę jako obracający się dysk i stwierdzili, że bardzo dobrze odtwarza ona obserwacje. Obliczona prędkość rotacji wynosiła około 50 km/s, co porównano z prędkością rotacji Drogi Mlecznej, która wynosi 220 km/s. Zespół zmierzył również średnicę JD1, stanowiącą 3 000 lat świetlnych, czyli znacznie mniejszą niż średnica Drogi Mlecznej wynosząca 100 000 lat świetlnych.

Znaczenie ich wyników jest takie, że JD1 jest zdecydowanie najodleglejszym, a zatem najwcześniejszym znalezionym źródłem, które posiada rotujący dysk gazu i gwiazd. Wraz z podobnymi pomiarami bliźniaczych układów w literaturze naukowej, umożliwiło to zespołowi nakreślenie stopniowego rozwoju wirujących galaktyk przez ponad 95% naszej kosmicznej historii.

Co więcej, masa oszacowana na podstawie prędkości rotacji galaktyki była zgodna z masą gwiazdową oszacowaną wcześniej na podstawie sygnatury widmowej galaktyki i pochodziła w przeważającej części od „dojrzałych” gwiazd, które uformowały się 300 milionów lat temu. To pokazuje, że populacja gwiazd w JD1 uformowała się w jeszcze wcześniejszej epoce kosmicznej – mówi dr Takuya Hashimoto z Uniwersytetu w Tsukubie.

Prędkość rotacji JD1 jest znacznie wolniejsza niż ta, którą można znaleźć w galaktykach w późniejszych epokach oraz w naszej Galaktyce i prawdopodobnie JD1 jest na początkowym etapie rozwoju ruchu wirowego – mówi prof. Akio Inoue z Waseda University. Dzięki niedawno uruchomionym Kosmicznemu Teleskopowi Jamesa Webba, astronomowie planują teraz identyfikować lokalizacje młodych i starych gwiazd w galaktyce, aby zweryfikować i zaktualizować swój scenariusz powstawania galaktyk.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Dziwne fale radiowe wyłaniają się z kierunku centrum Galaktyki

Astronomowie potwierdzają istnienie kosmicznej super-pustki, która podważa nasze rozumienie ciemnej energii

Strumień Magellana nad Drogą Mleczną może być pięć razy bliżej niż wcześniej sądzono