Galaktyki spiralne wypełniały wczesny Wszechświat

Astronomowie byli przekonani, że galaktyki spiralne powstawały z połączenia dwóch mniejszych galaktyk i nie było ich zbyt wiele we wczesnym Wszechświecie. Najnowsze badanie sugeruje jednak, że były one praktyczne wszechobecne w kosmosie.

Gdyby możliwa była podróż poza naszą galaktykę i spojrzenie na Drogę Mleczną, byłby to zapewne wspaniały widok. Świecące spirale rozciągające się od centralnego rdzenia, z pyłem i mgławicami rozrzuconymi wzdłuż jej krawędzi. Większość ludzi, kiedy myśli o galaktyce, prawdopodobnie wyobrażasz sobie galaktykę spiralną, taką jak Droga Mleczna, ale sten rodzaj stanowi tylko około 60 proc. tych skupisk gwiazd, które możemy zaobserwować. Badacze twierdzą, że dzieje się tak dlatego, że galaktyki spiralne powstają tylko wtedy, gdy mniejsze galaktyki zderzają się i łączą z upływem czasu. Najnowsze badanie przeprowadzone przez badaczy z University of Missouri, które zostało opublikowane w serwisie arXiv sugeruje, że może nie być to prawdziwe przekonanie.

Standardowy model galaktyk zakłada, że ewoluują one w czasie. Powstają z ogromnych obłoków pierwotnego wodoru i helu, więc początkowo mają prawdopodobnie dość amorficzną strukturę. Biorąc pod uwagę gęstość wczesnego Wszechświata, zderzenia i fuzje galaktyk były powszechne, co nadało galaktykom rotację i spowodowało, że uformowały się dyski i spirale. Wszystko to wymaga czasu, więc naukowcy byli przekonani, że galaktyki spiralne są dość powszechne we wszechświecie lokalnym, ale rzadkie we wczesnym Wszechświecie.

Astronomowie wykorzystali dane z badania Cosmic Evolution Early Release Science Survey (CEERS), które zostało zebrane przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. Zespół badawczy zidentyfikował 873 galaktyki o masie większej niż 10 miliardów mas Słońca, z przesunięciem ku czerwieni w zakresie od z = 0,5 do z = 4. Galaktyki o tym przesunięciu ku czerwieni mają od 5 do 12 miliardów lat, więc zbiór ten obejmuje młodsze jak i starsze zbiory gwiazd.

Spośród tych galaktyk 216 zostało sklasyfikowanych jako spiralne. Astronomowie zwrócili uwagę, że niektóre z nich mogą być galaktykami łączącymi się, które zostały błędnie sklasyfikowane, ale wówczas 108 galaktyk zostało jednogłośnie sklasyfikowanych jako spiralne przez badaczy. Gdy zespół uporządkował je według przesunięcia ku czerwieni, odkrył, że podczas gdy odsetek galaktyk spiralnych zmniejszał się w miarę oddalania się w przeszłość, to ten sam rodzaj galaktyk przy przesunięciu ku czerwieni powyżej z = 3 był znacznie wyższy niż oczekiwano. Gdy zespół skalibrował obserwacje, okazało się, że około jedna piąta galaktyk przy z = 3 to galaktyki spiralne. Te bardzo wczesne galaktyki musiały stać się galaktykami spiralnymi mniej niż dwa miliardy lat po Wielkim Wybuchu, co oznacza, że nie miały zbyt wiele czasu na fuzje i kolizje.

Badanie to potwierdza, że wiele galaktyk wyewoluowało w spirale w kształcie dysku dość wcześnie we Wszechświecie. Choć kolizje i fuzje odgrywają pewną rolę w formowaniu się galaktyk spiralnych, prawdopodobnie w grę wchodzą również inne czynniki. Obecnie nie jest jasne jakie. Dzięki przyszłym danym z JWST zespół ma nadzieję określić, w jaki sposób ewoluowały te wczesne galaktyki i dlaczego galaktyki spiralne istnieją tak długo.

Emil Gołoś