Gigantske galaksije koje danas vidimo u svemiru, uključujući našu galaksiju Mlečni put, počele su mnogo manje. Spajanja tokom 13,7 milijardi godina univerzuma postepeno su sastavljala današnje masivne galaksije. Ali oni su možda počeli kao obična zvezdana jata.
U nastojanju da razume najranije galaksije, JVST je ispitao njihovo drevno svetlo kako bi otkrio kako su postale tako masivne.
JVST može efikasno da vidi unazad u vreme kada je univerzum bio samo oko 5% star koliko je sada. U toj dalekoj prošlosti, strukture koje su na kraju postale masivne kao Mlečni put, pa čak i veće, bile su samo oko 1/10.000 masivne koliko su sada. Koje tragove moćni infracrveni svemirski teleskop može otkriti koji nam pokazuju kako su galaksije postale tako velike?
Novi rad predstavlja JVST posmatranja galaksije na crvenom pomaku z~8.3. U tom crvenom pomaku, svetlost je putovala više od 13 milijardi godina i započela je svoje putovanje samo 600 miliona godina nakon Velikog praska. Galaksija, nazvana Firefli Sparkle, sadrži mrežu masivnih zvezdanih jata koji su dokaz kako galaksije rastu.
Rad je „The Firefli Sparkle: The Earliest Stage of the Assembli of A Mlečni Put (tip Mlečnog puta) u starom univerzumu od 600 miliona godina“. Glavni autor je Lamiia Movla, opservacijski astronom i docent za fiziku i astronomiju na Velsli koledžu. Rad je u preštampi na arXiv-u i još uvek nije recenziran.
Uprkos snazi JVST-a, ova daleka, drevna galaksija je vidljiva samo kroz gravitaciono sočivo masivnog klastera galaksija u prednjem planu. Sočivo čini da se Firefli Sparkle pojavljuje kao luk. Dve druge galaksije su takođe u blizini, nazvane Firefli BF (najbolji prijatelj) i Firefli NBF (novi najbolji prijatelj).
„Firefli Sparkle pokazuje obeležja koja se očekuju od buduće galaksije tipa Mlečni put uhvaćene tokom njene najranije i najbogatije gasom faze formiranja“, pišu autori. Masa mlade galaksije je koncentrisana u 10 klastera, koji se kreću od oko 200.000 solarnih masa do 630.000 solarnih masa. Prema autorima, ova jata „pređu granicu između galaksija male mase i globularnih jata velike mase“.
Ova klastera su značajna jer su naznake kako galaksija raste. Istraživači su bili u mogućnosti da procene starost klastera i njihovu istoriju formiranja zvezda. Otkrili su da su iskusili eksploziju formiranja zvezda otprilike u isto vreme. „Starosti klastera sugerišu da su gravitaciono povezane sa istorijama formiranja zvezda koje pokazuju nedavni prasak zvezda koji je možda izazvan interakcijom sa pratećom galaksijom na istom crvenom pomaku na projektovanoj udaljenosti od ~2 kpc od Firefli Sparkle-a.
Postoje dva kandidata za galaksiju u interakciji: Firefli Best Friend (BF) i Firefli Nev Best Friend (NBF). Ali NBF je udaljen oko 13 kpcs, dok je BF udaljen oko dva kpcs, što BF čini verovatnim interaktorom. „Slabe karakteristike svetline niske površine vidljive su u uglovima luka blizu suseda, što nagoveštava moguću interakciju između dve galaksije [FS i BF] koja je možda izazvala eksploziju formiranja zvezda u obe“, objašnjavaju istraživači.
Istraživači su posebnu pažnju posvetili centralnom klasteru. Otkrili su da je temperatura izuzetno visoka na oko 40.000 Kelvina (40.000°C; 72.000°F.). Takođe ima početnu funkciju mase, što je signal da se formirao u okruženju veoma siromašnom metalima. Ova zapažanja i drugi dokazi pokazuju da je Firefli Sparkle vrlo verovatno rodonačelnik galaksija poput naše. Iz ovih razloga, „… Firefli Sparkle pruža studiju slučaja bez presedana galaksije slične Mlečnom putu u najranijim fazama njenog sklapanja u samo 600 miliona godina starom univerzumu“, pišu autori.
Na sreću, istraživači koji stoje iza ovih rezultata imaju moćnu superkompjutersku simulaciju sa kojom mogu da uporede zapažanja. Zove se Illustris TNG. To je masivna kosmološka magnetohidrodinamička simulacija zasnovana na sveobuhvatnom fizičkom modelu univerzuma. Illustris TNG je napravio tri serije, nazvane TNG50, TNG 100 i TNG 300. Istraživači su uporedili svoje rezultate sa TNG 50.
Pronalaženje ovih drevnih zvezdanih jata je intrigantno, ali ne možemo pretpostaviti da će preživeti netaknuto. Na delu su plimne sile i sile isparavanja. Autori su ispitali stabilnost pojedinačnih zvezdanih jata i kako će se oni snaći tokom vremena.
„Očekuje se da će većina ovih zvezdanih jata preživeti do današnjeg univerzuma i da će se proširiti, a zatim rascepiti da bi formirala zvezdani disk i oreol galaksije“, objašnjavaju autori. „Jedini način na koji prežive je da budu izbačeni na velike udaljenosti, daleko od gustog plimnog polja galaksije.“ Oni koji budu izbačeni mogu opstati kao kuglasta jata.
Jedan od primarnih naučnih ciljeva JVST-a je proučavanje kako su se galaksije formirale i evoluirale u ranom univerzumu. Pronalaženjem jednog u kome se još uvek formiraju klasteri, svemirski teleskop dostiže svoj cilj.
„Firefli Sparkle predstavlja jedno od prvih JVST-ovih spektrofotometrijskih zapažanja galaksije sa ekstremno sočivima koja se sastavlja na velikim crvenim pomacima, sa klasterima koji su u procesu formiranja umesto da se vide u kasnijim epohama“, zaključuju autori.
