Svemirski teleskop James Webb možda je pronašao najudaljeniji poznati primjer prečkaste spiralne galaksije, sustava s diskom, spiralnim krakovima i izduženom zvjezdanom strukturom kroz središte. Ako se nalaz potvrdi, M1149-BSG-z5 pokazuje da su neke galaksije u mladom svemiru mnogo ranije razvile složen oblik nego što se očekivalo.
Galaksiju vidimo u razdoblju kada je svemir bio star manje od 1,2 milijarde godina. To je vrlo rano za sustav koji, prema novoj analizi, već pokazuje obilježja razvijene spiralne galaksije: disk, spiralne krakove i moguću središnju prečku.
Riječ je o objektu M1149-BSG-z5. Njegovu su strukturu istraživači proučili u podacima svemirskog teleskopa James Webb, uz usporedbu s ranijim Hubbleovim opažanjima. Zasad ga opisuju kao kandidata za vrlo udaljenu prečkastu spiralnu galaksiju, jer će za potvrdu biti potrebna dodatna mjerenja gibanja plina i zvijezda.
Galaksija s oblikom koji se teško uklapa u rani svemir
Prečkaste spiralne galaksije u današnjem svemiru nisu rijetkost. I Mliječna staza pripada toj skupini. Kroz njezin središnji dio prolazi izdužena zvjezdana struktura, odnosno prečka, koja utječe na gibanje plina i zvijezda u galaktičkom disku.
Takve strukture nisu samo stvar izgleda. Prečka može usmjeravati plin prema središtu galaksije, poticati stvaranje novih zvijezda i dovoditi materijal u blizinu središnje crne rupe. Ona je znak da galaksija ima razvijen disk i dovoljno uređenu unutarnju dinamiku.
Zato je M1149-BSG-z5 posebno zanimljiva. U vrlo ranom svemiru galaksije su, prema očekivanjima, češće bile bogate plinom, nemirne i izložene sudarima. U takvom okruženju teško je brzo izgraditi stabilan disk, spiralne krakove i središnju prečku. Webbovi podaci ipak upućuju na mogućnost da je ova galaksija sve to imala mnogo ranije nego što bi se očekivalo.
Webb je razlučio strukturu koju Hubble nije mogao jasno vidjeti
Istraživači su oblik galaksije proučavali analizom raspodjele svjetlosti, odnosno načinom na koji se njezin oblik i orijentacija mijenjaju od središta prema vanjskim dijelovima. Takva analiza upućuje na izduženu središnju strukturu koja odgovara prečki, a dodatno modeliranje galaksije podupire isti zaključak.
Prema procjenama iz rada, ta bi struktura mogla biti duga oko 4,5 kiloparseka, odnosno približno 14.700 svjetlosnih godina. Spiralni krakovi protežu se još dalje, s najizraženijim dijelovima oko 5,5 kiloparseka od središta.
M1149-BSG-z5 pritom nije mala galaksija. Procijenjena masa njezinih zvijezda iznosi oko 28 milijardi masa Sunca, a nove zvijezde stvara vrlo brzo, tempom od približno 144 Sunčeve mase godišnje. Za galaksiju iz tako ranog razdoblja riječ je o velikom i aktivnom sustavu.
Ipak, nalaz još nije konačan. Autori je zasad opisuju kao kandidata za prečkastu spiralnu galaksiju, jer slika sama po sebi nije dovoljna. Za čvršću potvrdu bit će potrebno izmjeriti gibanje plina i zvijezda te provjeriti ponaša li se galaksija doista kao sustav s pravom središnjom prečkom.
Oblik nije jedini znak razvijene galaksije
M1149-BSG-z5 zanimljiva je i zbog kemijskog sastava. Spektar pokazuje da njezin plin već sadrži znatnu količinu elemenata težih od vodika i helija. U astronomiji je to važan trag, jer takvi elementi nastaju u zvijezdama i šire se svemirom tek nakon njihove smrti.
To znači da ova galaksija ne izgleda razvijeno samo po obliku. Njezin plin već nosi tragove ranijih generacija zvijezda. Prema autorima rada, opaženi omjeri emisijskih linija teško se uklapaju u sliku vrlo mladog, kemijski siromašnog sustava.
U središtu galaksije istraživači vide i znakove aktivne supermasivne crne rupe. Prema dostupnim podacima, ona nije neobično velika u odnosu na ukupnu masu zvijezda u galaksiji. Taj omjer više nalikuje onome što se vidi u današnjim galaksijama nego u nekim drugim vrlo ranim sustavima, gdje crne rupe izgledaju iznenađujuće dominantno.
Još nije jasno što je pokrenulo takav razvoj
Jedno od ključnih pitanja jest kako je M1149-BSG-z5 tako rano mogla dobiti ovako uređen oblik. Galaksija se nalazi u gustom području, a istraživači spominju i moguću prateću galaksiju udaljenu oko 70.000 svjetlosnih godina u projekciji. Bliski gravitacijski susret mogao je pomoći u stvaranju središnje prečke.
Drugo objašnjenje jest da se prečka razvila unutar diska koji se dovoljno rano smirio i postao nestabilan na pravi način. Za sada se ne može jasno reći koji je scenarij vjerojatniji.
M1149-BSG-z5 nije samo još jedna udaljena galaksija na Webbovim snimkama. Ona je test za pitanje koliko je rano u svemiru mogao nastati galaktički red nalik onome koji danas vidimo u Mliječnoj stazi.