Galaktyk podobnych do Drogi Mlecznej jest we Wszechświecie mnóstwo. Niedawno opublikowano wyniki badań astronomicznych pomagające zrozumieć, jak te znane nam galaktyki spiralne rosną przez miliardy lat.
Jak rośnie Twoja Galaktyka?
W ciągu pierwszych miliardów lat po Wielkim Wybuchu zaczęły powstawać galaktyki. Jednak to, w jaki sposób najwcześniejsze galaktyki przekształciły się w te, które widzimy dzisiaj w lokalnym Wszechświecie, jest nadal przedmiotem dyskusji. Jednym z aspektów tego pytania jest wzrost masy gwiazdowej galaktyk – ilość masy zawartej w gwiazdach, w przeciwieństwie do obłoków gazu czy ciemnej materii. Masa gwiazdowa galaktyki rośnie z czasem, gdy obłoki gazu zapadają się, tworząc gwiazdy, ale nie jest jeszcze jasne, jak przebiega ten wzrost; czy centra galaktyk są wczesnymi ośrodkami powstawania gwiazd, czy w zewnętrznych obszarach dzieje się to wcześniej, czy też wszystkie regiony zyskują masę gwiazdową w podobnym tempie?
W najnowszym badaniu zespół kierowany przez Maryam Hasheminia (Uniwersytet w Shiraz i Instytut Zaawansowanych Studiów w Naukach Podstawowych) wykorzystał dane z badań, aby zrozumieć, jak Droga Mleczna i galaktyki jej podobne urosły do galaktyk, którymi są dzisiaj.
Szukanie sobowtórów
Kiedy obserwujemy galaktyki takie, jakie istniały miliardy lat temu, skąd wiemy, które z nich wyrosną, by wyglądać, jak Droga Mleczna? Hasheminia i współpracownicy użyli dwóch metod, aby wybrać galaktyki podobne do Drogi Mlecznej z przeglądów Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey (CANDELS) i 3D-Hubble Space Telescope.
W pierwszej metodzie zespół założył, że galaktyki typu Drogi Mlecznej podążają za obserwowaną relacją pomiędzy masą gwiazdową galaktyki a tempem formowania się gwiazd dla galaktyk aktywnie formujących gwiazdy, a autorzy wybrali galaktyki z danych przeglądowych, które podążały za tą relacją. W drugiej metodzie zespół dopasował masy gwiazdowe i wiek galaktyk w danych z przeglądu do historii wzrostu gwiazd w Drodze Mlecznej, uzyskanej z modeli ewolucji chemicznej.
Hasheminia i współpracownicy zbadali następnie, w jaki sposób masy gwiazdowe wybranych galaktyk ewoluowały w czasie, i porównali swoje odkrycia z wynikami symulacji kosmologicznych. Obie metody wykazały, że promień połowy masy – promień, w którym mieści się połowa gwiazd galaktyki (pod względem masy) – galaktyk podobnych do Drogi Mlecznej zmienił się niewiele w ciągu ostatnich 10 miliardów lat.
Wyniki wskazują, że wszystkie części tych galaktyk uzyskują masę gwiazdową w podobnym tempie. Kontrastuje to z hipotezą o wzroście od wewnątrz, zgodnie z którym formowanie się gwiazd następuje najpierw w centrum galaktyki, zanim rozprzestrzeni się na zewnętrzne regiony, jak również z wynikami symulacji kosmologicznych; symulacje odpowiadały odkryciom zespołu dotyczącym początku historii Wszechświata, ale rozeszły się około 6 miliardów lat temu.
Zespół sugeruje, że ich odkrycia są zgodne z wcześniejszymi scenariuszami ewolucji Drogi Mlecznej, w których gruby dysk gwiazd uformował się, gdy Wszechświat miał około 6 miliardów lat, zanim proces formowania się gwiazd ustał, a w centrum galaktyki uformowała się poprzeczka gwiazd. Aby w pełni rozwikłać historię rozwoju Drogi Mlecznej i podobnych jej galaktyk spiralnych, będziemy potrzebowali wysokiej rozdzielczości obserwacji galaktyk z odległej przeszłości – a dzięki JWST takie obserwacje są w naszej przyszłości!
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
AAS
Na ilustracji: Galaktyka spiralna NGC 6744. Źródło: ESO