Astronomowie zidentyfikowali wyjątkowo aktywną galaktykę, oznaczoną jako Y1, która istniała zaledwie 800 milionów lat po Wielkim Wybuchu. W tej galaktyce gwiazdy powstają 180 razy szybciej niż Droga Mleczna, odsłaniając nieznaną wcześniej erę intensywnego formowania się gwiazd we wczesnym okresie kosmicznym. Odkrycie dostarcza ważnych wskazówek na temat szybkiej ewolucji galaktyk na wczesnych etapach powstawania Wszechświata.
Bezprecedensowe formowanie się gwiazd
Wyjątkową produktywność Y1 potwierdzono poprzez pomiar temperatury jego supergorącego pyłu kosmicznego za pomocą Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Światło emitowane przez tę pierwotną galaktykę podróżowało 13 miliardów lat, odkrywając wyjątkowe środowisko powstawania gwiazd.
„Pamiętamy czasy, kiedy Wszechświat wytwarzał gwiazdy znacznie szybciej niż obecnie” – wyjaśnia lider zespołu Tom Bucks z Politechniki Chalmers. Poprzednie obserwacje wykryły już pył w Y1, co czyni ją najodleglejszą galaktyką, w której wykryto świecący pył. To skłoniło badaczy do podejrzeń istnienia niezwykle wydajnej fabryki gwiazd.
Tajemnica wczesnego pyłu
Badanie rozwiązuje wieloletnią zagadkę kosmologii: obfitość pyłu we wczesnych galaktykach. Tradycyjne modele nie są w stanie wyjaśnić, w jaki sposób tak młode galaktyki mogą gromadzić znaczne ilości pyłu, ponieważ pył ten tworzą głównie stare, umierające gwiazdy. Potencjalnym rozwiązaniem jest wysoka temperatura pyłu w Y1.
„Galaktyki we wczesnym Wszechświecie wydają się być za młode w stosunku do ilości zawartego w nich pyłu” – mówi Laura Sommovigo z Flat Iron Institute. “Ale niewielka ilość ciepłego pyłu może wydawać się tak jasna, jak duża ilość zimnego pyłu. Dokładnie to widzimy w Y1.”
Sugeruje to, że pozorna obfitość pyłu może być złudzeniem optycznym – wynikiem gorętszych i jaśniejszych ziaren pyłu, a nie samych liczb.
Warunki wczesnego powstawania gwiazd
Niezwykle wysokie tempo powstawania gwiazd w Y1 prawdopodobnie odzwierciedla wyjątkowe warunki panujące we wczesnym Wszechświecie. W tej epoce galaktyki były mniejsze, gęstsze i szybko rosły. Okres intensywnego powstawania gwiazd, w wyniku którego powstają gwiazdy o masie około 180 mas Słońca rocznie, nie mógł trwać wiecznie. Jednakże takie rozbłyski mogły być powszechne we wczesnym Wszechświecie.
„Nie wiemy, jak częste mogą być te fazy” – dodaje Bax. „Ale planujemy poszukać więcej przykładów podobnych fabryk gwiazd”.
Konsekwencje dla ewolucji galaktyk
Odkrycie Y1 potwierdza tezę, że wczesny Wszechświat był okresem chaotycznej, przyspieszonej ewolucji galaktyk. Intensywne powstawanie gwiazd napędzane przez środowiska takie jak Y1 prawdopodobnie odegrało kluczową rolę w zasianiu Wszechświata ciężkimi pierwiastkami i uformowaniu struktur, które widzimy dzisiaj.
Konieczne będą dalsze badania z wykorzystaniem możliwości ALMA w zakresie wysokiej rozdzielczości, aby zrozumieć szczegółowe mechanizmy rządzące powstawaniem gwiazd w Y1. Obejmuje to identyfikację źródeł ekstremalnej produkcji energii oraz mapowanie rozmieszczenia gazu i pyłu w galaktyce.
Badanie Y1 i podobnych fabryk gwiazd będzie w dalszym ciągu udoskonalać naszą wiedzę na temat pierwszych galaktyk we wszechświecie i warunków, które pozwoliły im tak szybko rosnąć.
