Starożytna martwa galaktyka ustanawia nowy rekord

Międzynarodowy zespół astronomów po raz pierwszy w historii zauważył masywną, nieaktywną galaktykę z czasu, gdy Wszechświat miał zaledwie 1,65 miliarda lat. Tego rzadkiego odkrycia dokonano przy użyciu światowej klasy teleskopu w Obserwatorium Keck na Mauna Kea na Hawajach. Może ono zmienić to, co naukowcy sądzą o ewolucji galaktyk.

Wyniki badań zostały opublikowane kilka dni temu w prestiżowym czasopiśmie Nautre, przez profesora Karla Glazebrooka, dyrektora Centre for Astrophysics and Supercomputing w Swinburne. Aby oznaczyć tę słabą galaktykę, zespół naukowców użył MOSFIRE, najbardziej wymagającego instrumentu na 10-metrowym teleskopie Keck I.

Obserwacje były możliwe do przeprowadzenia tylko z użyciem skrajnie czułego nowego spektrografu MOSFIRE. Jest on najlepszym na świecie urządzeniem do badania słabego widma bliskiej podczerwieni.

Astronomowie oczekiwali, że większość galaktyk z tej epoki powinna stać się małomasywnym zaczątkiem szybko formujących się gwiazd. Jednakże ta galaktyka jest „potworem” i nieaktywna.

Naukowcy odkryli, że wszystkie gwiazdy (od trzech do pięciu razy więcej, niż w Drodze Mlecznej), w tej masywnej galaktyce znanej jako ZF-COSMOS-20115, uformowały się w bardzo krótkim czasie, w okresie niezwykle intensywnych procesów gwiazdotwórczych. Jednak przestała ona wytwarzać nowe gwiazdy w zaledwie miliard lat po Wielkim Wybuchu, stając się „czerwoną i martwą” galaktyką – powszechną w dzisiejszym Wszechświecie ale nie spodziewaną istnieć w tej starożytnej epoce.

Galaktyka jest mała i ekstremalnie gęsta, zawiera 300 miliardów gwiazd utkanych na obszarze przestrzeni o takim samym rozmiarze, jak odległość od Słońca do pobliskiej Mgławicy Oriona.

Astrofizycy wciąż debatują nad tym, jak to się dzieje, że galaktyki przestają formować gwiazdy. Do niedawna modele sugerowały, że martwe galaktyki takie, jak ta powinny powstać dopiero około trzy miliardy lat po Wielkim Wybuchu.

Odkrycie to wyznacza nowy rekord dla najwcześniejszej czerwonej masywnej galaktyki. Jest to niezwykle rzadkie znalezisko, które stwarza nowe wyzwanie dla modeli ewolucji galaktyk uwzględniające istnienie takich obiektów znacznie wcześniej we Wszechświecie.

Spektrograf MOSFIRE analizuje najsłabsze, najodleglejsze galaktyki

W ostatnich badaniach astronomowie korzystali z teleskopów Obserwatorium Kecka, aby potwierdzić oznaczenia tych galaktyk, dzięki nowemu spektrografowi MOSFIRE. Uwzględnili głębokie spektra bliskiej podczerwieni aby poszukać definitywnych cech oznaczających obecność starych gwiazd i brak aktywnego formowania się gwiazd.

Nawet mając największe teleskopy, takie, jak 10-metrowy w Obserwatorium Keck, potrzebny jest długi czas obserwacji, aby wykryć linie absorpcyjne, które są bardzo słabe w porównaniu ze znanymi liniami emisji generowanymi przez aktywne galaktyki tworzące gwiazdy.

Z obserwowanej prędkości powstawania gwiazd tej galaktyki wynika, że produkuje ona gwiazd w tempie mniej niż 1/5 masy Słońca na rok, ale w swoim maksimum aktywności 700 milionów lat temu, galaktyka ta formowała je 5.000 razy szybciej. Ta olbrzymia galaktyka uformowała się w ciągu niespełna 100 milionów lat, na samym początku kosmicznej historii. Wyjątkowo szybko powstał monstrualny obiekt, który nagle zgasł i wyłączył się. Tak szybkie życie i śmierć we wczesnym Wszechświecie nie są przewidywane przez nowoczesne teorie formowania się galaktyk. Po starcie w 2018 roku Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba astronomowie będą mogli zgromadzić większe próbki takich martwych galaktyk wykorzystując większą czułość, większe lustro oraz fakt braku atmosfery w kosmosie.

Źródło:
Obserwatorium Kecka

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Dodaj komentarz