Međunarodni istraživački tim, predvođen Sveučilištem u Ženevi (UNIGE), otkrio je tri goleme galaksije koje su postojale unutar prve milijarde godina nakon Velikog praska. Ove galaksije, gotovo jednako masivne kao i Mliječni put, predstavljaju izazov za postojeće modele formiranja galaksija.
Ovo otkriće, omogućeno naprednim sposobnostima svemirskog teleskopa James Webb (JWST), pokazuje da je svemir u svojim ranim fazama možda bio daleko aktivniji u stvaranju zvijezda nego što se ranije smatralo. Korištenjem inovativnog FRESCO programa na JWST-u, opremljenog NIRCam/grism spektrografom za precizno mjerenje udaljenosti i masa zvijezda, znanstvenici sada imaju dublji uvid u ove udaljene galaksije. Njihova otkrića, objavljena u časopisu Nature, ukazuju na izuzetno učinkovito stvaranje zvijezda u ranoj povijesti svemira, što izaziva dugogodišnje teorije.
Izazov tradicionalnim modelima formiranja galaksija
Prema uobičajenim modelima, galaksije se formiraju postupno unutar velikih halo struktura tamne tvari koje privlače plin i molekule u gravitacijski povezane oblike. U takvim strukturama obično se samo oko 20% plina pretvara u zvijezde. Međutim, pojavljivanje ovih “crvenih divova” u JWST-ovim promatranjima sugerira drugačiju priču.
Za razliku od modernih galaksija, ove masivne strukture u ranom svemiru mogle su biti puno učinkovitiji ‘stvaratelji zvijezda’, sposobne za ubrzani rast. Ovi ‘crveni divovi’, koje su JWST-ove infracrvene kamere učinile vidljivima, otkrivaju masu usporedivu s onom zrelih galaksija poput Mliječnog puta, stvarajući zvijezde gotovo dvostruko učinkovitije od manjih galaksija ili onih iz kasnijih razdoblja.
“Naša saznanja o formiranju galaksija u ranom svemiru mijenjaju se kako sve dublje proučavamo ove ‘crvene divove,’” objašnjava dr. Mengyuan Xiao, glavna autorica i poslijedoktorandica na UNIGE-ovom Odsjeku za astronomiju. “JWST nam omogućuje da otkrijemo galaksije koje prije nismo mogli vidjeti zbog prašine koja ih zaklanja, otvarajući potpuno novu dimenziju u istraživanju ranih galaksija.”
Kako James Webb mijenja naše razumijevanje svemira
Jedna od ključnih prednosti JWST-a je njegova preciznost i sposobnost “viđenja” galaksija koje su do sada bile skrivene zbog prašine. U sklopu FRESCO istraživanja, znanstvenici sada mogu sustavno proučavati galaksije iz prvih milijardu godina kozmičke povijesti. Većina otkrivenih galaksija odgovara postojećim modelima, ali tri ova ‘crvena diva’ nadilaze očekivanja u pogledu mase i svjetlosti.
“Masivne značajke ovih galaksija bilo je gotovo nemoguće odrediti prethodnim teleskopima jer ih prašina potpuno skriva,” objašnjava dr. David Elbaz, direktor istraživanja na CEA Paris-Saclay.
OK, ali… što čini ove galaksije posebnima?
Nazvane “crveni divovi” zbog svoje prašnjave i crvenkaste boje, ove galaksije imaju masu usporedivu s modernim zrelim galaksijama. Uspjele su dostići ovu masu iznimno brzo, unatoč kaotičnim uvjetima u mladom svemiru.
Program JWST-a omogućava međunarodnom timu da sustavno istražuje galaksije s intenzivnim emisijskim linijama i precizno određuje njihovu udaljenost i zvjezdanu masu. Ovo istraživanje naglašava ogroman potencijal NIRCam/grism spektrografa JWST-a u razumijevanju razvoja galaksija kroz vrijeme.
“Ovaj instrument nam omogućuje jasniju sliku o tome kako mase zvijezda rastu i kako galaksije evoluiraju kroz kozmičko vrijeme,” naglašava Pascal Oesch, izvanredni profesor na UNIGE-ovom Odsjeku za astronomiju i glavni istraživač ovog programa promatranja.
Previše masivni, previše rano?
Ova otkrića postavljaju novo pitanje: kako su ove ultra-masivne galaksije uspjele tako brzo rasti u ranoj fazi svemira? Iako ne proturječe postojećim kozmološkim modelima, upućuju na posebne procese koji su možda omogućili ovako brzo stvaranje zvijezda. Ova pojava “previše masivnih galaksija prerano” sugerira da bi budući modeli morali uzeti u obzir jedinstvene uvjete koji su omogućili tako intenzivan rast.
Buduća promatranja svemirskog teleskopa James Webb i sustava Atacama Large Millimeter Array (ALMA) vjerojatno će donijeti dodatne uvide u ove ultra-masivne galaksije, proširujući naše razumijevanje ranog svemira.
“Ova otkrića sugeriraju da su galaksije u ranom svemiru možda bile neočekivano učinkovite u stvaranju zvijezda,” zaključuje dr. Xiao. “Kako nastavljamo dublje istraživati ove galaksije, one će nam pružiti nova saznanja o uvjetima koji su oblikovali prve milijarde godina svemira. Ovi takozvani ‘Crveni divovi’ su tek početak.”
