Astronomowie odkryli najstarszą „martwą” galaktykę

Astronomowie zaobserwowali galaktykę, która nagle przestała tworzyć nowe gwiazdy ponad 13 miliardów lat temu. Tego typu struktury nazwane są „martwymi”.

Korzystając z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, astronomowie z Uniwersytetu w Cambridge zaobserwowali „martwą” galaktykę, która powstała zaledwie 700 milionów lat temu i jest najstarszym tego typu obiektem kosmicznym, jaki kiedykolwiek zaobserwowano.

Zdaniem naukowców galaktyka ta żyła szybko i umarła młodo – formowanie się gwiazd nastąpiło szybko i prawie tak samo szybko ustało, co jest nieoczekiwane na tak wczesnym etapie ewolucji Wszechświata. Astronomowie nie są pewni czy „wygaszony” stan galaktyki jest tymczasowy czy trwały i co spowodowało, że przestała ona tworzyć nowe gwiazdy.

Wyniki badania, które zostało opublikowane w czasopiśmie Nature, mogą pomóc badaczom zrozumieć, w jaki sposób i dlaczego galaktyki przestają tworzyć nowe gwiazdy oraz czy czynniki wpływające na formowanie się gwiazd zmieniły się na przestrzeni miliardów lat.

„Pierwsze kilkaset milionów lat Wszechświata było bardzo aktywną fazą, w której wiele obłoków gazu zapadało się, tworząc nowe gwiazdy. Galaktyki potrzebują dużej ilości gazu, aby tworzyć nowe gwiazdy, a wczesny Wszechświat był jak bufet, w którym można jeść do woli” – tłumaczy Tobias Looser z Kavli Institute for Cosmology.

„Dopiero później we Wszechświecie zaczęliśmy obserwować, jak galaktyki przestają tworzyć gwiazdy, czy to z powodu czarnej dziury, czy czegoś innego” – dodaje Francesco D’Eugenio  z Kavli Institute for Cosmology.

Astronomowie uważają, że formowanie się gwiazd może zostać spowolnione lub zatrzymane przez różne czynniki, z których wszystkie mogą pozbawić galaktykę gazu potrzebnego do tworzenia nowych. Czynniki wewnętrzne, takie jak supermasywna czarna dziura lub sprzężenie zwrotne związane z formowaniem się gwiazd, jak tłumaczą naukowcy, mogą wypchnąć gaz z galaktyki, powodując gwałtowne zatrzymanie formowania się gwiazd. Gaz może być również bardzo szybko zużywany przez formowanie się gwiazd, bez szybkiego uzupełniania go świeżym z otoczenia galaktyki, co prowadzi do jego braku w późniejszych okresach.

„Nie jesteśmy pewni, czy którykolwiek z tych scenariuszy może wyjaśnić to, co zaobserwowaliśmy teraz. Do tej pory, aby zrozumieć wczesny Wszechświat, używaliśmy modeli opartych na współczesnych obserwacjach. Ale teraz, gdy możemy spojrzeć znacznie dalej w przeszłość i uchwycić, że formowanie się gwiazd zostało tak szybko wygaszone w tej galaktyce, modele oparte na współczesnym Wszechświecie mogą wymagać rewizji” – wyjaśnia współautor badania, profesor Roberto Maiolino.

Wykorzystując dane z JADES (JWST Advanced Deep Extragalactic Survey), astronomowie ustalili, że galaktyka ta doświadczyła krótkiego i intensywnego okresu formowania się gwiazd w okresie od 30 do 90 milionów lat. Jednak między 10 a 20 milionami lat przed momentem, w którym została zaobserwowana przez Webba, formowanie się gwiazd nagle ustało.

„Wszystko wydaje się dziać szybciej i bardziej dramatycznie we wczesnym wszechświecie, a to może obejmować galaktyki przechodzące z fazy formowania się gwiazd do uśpienia lub wygaszenia” – zaznacza Looser.

Astronomowie już wcześniej obserwowali martwe galaktyki we wczesnym Wszechświecie, ale ta galaktyka jest najstarsza – powstała zaledwie 700 milionów lat po Wielkim Wybuchu, ponad 13 miliardów lat temu. Ta obserwacja jest jedną z najgłębszych, jakie do tej pory wykonano za pomocą Webba.

Galaktyka ta ma również zdaniem naukowców, stosunkowo niską masę – mniej więcej taką samą jak Mały Obłok Magellana (SMC – galaktyka karłowata w pobliżu Drogi Mlecznej), jednak SMC wciąż tworzy nowe gwiazdy. Inne wygaszone galaktyki we wczesnym Wszechświecie były znacznie bardziej masywne, ale dzięki większej czułości Webba możliwa jest obserwacja i analiza mniejszych i słabszych galaktyk.

Emil Gołoś