Astronomi su koristili NASA/ESA svemirski teleskop Džejms Veb (JVST) da posmatraju rast galaksije u ranom univerzumu „iznutra napolje“, samo 700 miliona godina nakon Velikog praska.
Ova galaksija je sto puta manja od Mlečnog puta, ali je iznenađujuće zrela za tako rano u svemiru. Poput velikog grada, ova galaksija ima gustu kolekciju zvezda u svom jezgru, ali postaje manje gusta u galaktičkim „predgrađima“. I poput velikog grada, ova galaksija počinje da se širi, a formiranje zvezda se ubrzava na periferiji.
Ovo je najranije otkrivanje galaktičkog rasta iznutra napolje. Sve do Veba, nije bilo moguće proučavati rast galaksije tako rano u istoriji univerzuma.
Iako slike dobijene sa Vebom predstavljaju snimak vremena, istraživači, predvođeni Univerzitetom u Kembridžu, kažu da bi proučavanje sličnih galaksija moglo da nam pomogne da razumemo kako se one transformišu iz oblaka gasa u složene strukture koje danas posmatramo. Rezultati su objavljeni u časopisu Astronomija prirode.
„Pitanje o tome kako se galaksije razvijaju tokom kosmičkog vremena je važno u astrofizici“, rekao je ko-vodeći autor dr Sandro Tačela iz Kembridž laboratorije Kevendiš.
„Imali smo mnogo odličnih podataka za poslednjih deset miliona godina i za galaksije u našem uglu univerzuma, ali sada sa Vebom, možemo da dobijemo posmatračke podatke od milijardi godina unazad, ispitujući prvu milijardu godina kosmičkog istorije, koja otvara svakakva nova pitanja“.
Galaksije koje danas posmatramo rastu preko dva glavna mehanizma: ili uvlače, ili akreiraju gas da bi formirale nove zvezde, ili rastu spajanjem sa manjim galaksijama. Da li su različiti mehanizmi bili na delu u ranom univerzumu je otvoreno pitanje koje se astronomi nadaju da će rešiti sa Vebom.
„Očekujete da će galaksije početi male dok se oblaci gasa urušavaju pod sopstvenom gravitacijom, formirajući veoma gusta jezgra zvezda i moguće crne rupe“, rekao je Tačela.
„Kako galaksija raste i formiranje zvezda se povećava, to je kao klizač koji se okreće: dok klizač vuče svoje ruke, oni skupljaju zamah i okreću se sve brže i brže. Galaksije su donekle slične, sa gasom koji se kasnije povećava iz većih i veće udaljenosti okreću galaksiju prema gore, zbog čega često formiraju spiralne ili diskove.“
Ova galaksija, posmatrana kao deo JADES (JVST Advanced Ektragalactic Survei) saradnje, aktivno formira zvezde u ranom univerzumu. Ima veoma gusto jezgro, koje je, uprkos relativno mladoj starosti, slične gustine kao današnje masivne eliptične galaksije, koje imaju 1.000 puta više zvezda. Većina formiranja zvezda se dešava dalje od jezgra, sa ‘grupom’ koja stvara zvezde još dalje.
Aktivnost formiranja zvezda snažno raste prema periferiji, kako se formacija zvezda širi i galaksija raste u veličini. Ova vrsta rasta je bila predviđena teorijskim modelima, ali sa Vebom je sada moguće posmatrati.
„Jedan od mnogih razloga zbog kojih je Veb tako transformisao nas kao astronome je to što smo sada u mogućnosti da posmatramo ono što je prethodno bilo predviđeno modeliranjem“, rekao je koautor Vilijam Bejker, dr. student u Kevendišu. „To je kao da možete da proverite svoj domaći zadatak.
Koristeći Veb, istraživači su izvukli informacije iz svetlosti koju emituje galaksija na različitim talasnim dužinama, koju su zatim koristili za procenu broja mlađih zvezda u odnosu na starije zvezde, što se pretvara u procenu zvezdane mase i brzine formiranja zvezda.
Pošto je galaksija tako kompaktna, pojedinačne slike galaksije su „modelovane unapred“ da bi se uzeli u obzir instrumentalni efekti. Koristeći modeliranje zvezdane populacije koje uključuje recepte za emisiju gasova i apsorpciju prašine, istraživači su pronašli starije zvezde u jezgru, dok okolna komponenta diska prolazi kroz veoma aktivno formiranje zvezda.
Ova galaksija udvostručuje svoju zvezdanu masu na periferiji otprilike svakih 10 miliona godina, što je veoma brzo: galaksija Mlečni put udvostručuje svoju masu samo svakih 10 milijardi godina.
Gustina galaktičkog jezgra, kao i visoka stopa formiranja zvezda, sugerišu da je ova mlada galaksija bogata gasom koji joj je potreban za formiranje novih zvezda, što može odražavati različite uslove u ranom univerzumu.
„Naravno, ovo je samo jedna galaksija, tako da moramo da znamo šta su druge galaksije u to vreme radile“, rekla je Takela.
„Da li su sve galaksije bile poput ove? Sada analiziramo slične podatke iz drugih galaksija. Gledajući različite galaksije kroz kosmičko vreme, možda ćemo moći da rekonstruišemo ciklus rasta i pokažemo kako galaksije rastu do svoje eventualne veličine danas.“
