Astronomowie obserwują wirowy ruch najwcześniejszych galaktyk

Wizja artystyczna wirującej galaktyki. Źródło: Amanda Smith, University of Cambridge

Astronomowie przyglądający się Wszechświatowi w czasach wkrótce po Wielkim Wybuchu, odkryli wirujący gaz w niektórych z najwcześniejszych galaktyk jakie uformowały się we Wszechświecie. Owe “nowo powstałe” galaktyki – obserwowane takimi jakie były 13 miliardów lat temu – wirują podobnie do Drogi Mlecznej. To pierwszy przypadek w historii kiedy udało się wykryć ruch galaktyk na tak wczesnym etapie historii Wszechświata.

Międzynarodowy zespół kierowany przez dr Renske Smita z Kavli Institute of Cosmology na Uniwersytecie w Cambridge wykorzystał obserwatorium ALMA (Atacama Large Milimeter/submilimeter Array) w Chile do otwarcia nowego okna na odległy Wszechświat i jako pierwszy był w stanie zidentyfikować normalne galaktyki gwiazdotwórcze na bardzo wczesnych etapach historii kosmosu. Wyniki obserwacji przedstawiono w artykule naukowym opublikowanym w periodyku Nature i zaprezentowano podczas 231 spotkania AAS w Waszyngtonie.

Promieniowanie wyemitowane przez odległe obiekty potrzebuje dużo czasu, aby dotrzeć do Ziemi, dlatego też obserwowanie obiektów oddalonych od nas o miliardy lat świetlnych pozwala nam zajrzeć także w przeszłość Wszechświata i bezpośrednio obserwować formowanie się najwcześniejszych galaktyk. Wszechświat w tym czasie wypełniony był nieprzezroczystą “mgłą” z neutralnego gazu wodorowego, która utrudnia obserwowanie początków pierwszych galaktyk we Wszechświecie za pomocą teleskopów obserwujących w zakresie optycznym.

Smit wraz ze współpracownikami wykorzystał ALMA do obserwowania dwóch małych, nowo powstałych galaktyk, takimi jakie były zaledwie 800 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Analizując widma w dalekiej podczerwieni zebrane przez ALMA, badacze byli w stanie ustalić odległość do tych galaktyk, a także – po raz pierwszy w historii – dostrzec ruch gazu napędzającego procesy gwiazdotwórcze w ich wnętrzach.

“Przed powstaniem obserwatorium ALMA nie byliśmy w stanie oglądać formowania się galaktyk w takich szczegółach i nigdy nie byliśmy w stanie mierzyć ruchu gaza w galaktykach tak bardzo od nas oddalonych” mówi współautor opracowania dr Stefano Carniani z Cavendish Laboratory i Kavli Institute of Cosmology.

Badacze odkryli, że gaz w tych nowo powstałych galaktykach wirował podobnie do gazu w naszej i innych dużo bardziej dojrzałych galaktykach późniejszego Wszechświata. Pomimo stosunkowo niewielkich rozmiarów – niemal pięć razy mniejszych od Drogi Mlecznej – galaktyki te formowały gwiazdy w wyższym tempie niż inne młode galaktyki, jednak badacze byli zaskoczeni odkryciem, że nie były one tak chaotyczne jak się tego spodziewano.

“We wczesnym Wszechświecie grawitacja sprawiała, że gaz obficie wpływał do wnętrza galaktyk prowokując powstawanie dużej ilości nowych gwiazd – gwałtowne eksplozje tych gwiazd jako supernowych także zaburzało przepływ gazu”  mówi Smit. “Spodziewaliśmy się, że młode galaktyki będą dynamicznie chaotyczne z uwagi na burzliwość eksplozji supernowych, ale okazuje się, że te mini-galaktyki są w stanie utrzymać porządek i wydają się dobrze wyregulowane. Pomimo swoich małych rozmiarów, galaktyki te intensywnie rosną, aby z czasem stać się dojrzałymi galaktykami takimi jak ta, w której obecnie żyjemy”.

Źródło: University of Cambridge