Tak odległej galaktyki spiralnej jeszcze nigdy nie widzieliśmy. Zhúlóng, bo taką nosi nazwę galaktyka odkryta przez zespół Christiny Williams, astronomki z laboratorium NOIRLab w NSF, powstała zaledwie miliard lat po Wielkim Wybuchu i charakteryzuje się dojrzałą strukturą spiralną. To rzadkie odkrycie, będące częścią przeglądu PANORAMIC Survey przeprowadzonego przy użyciu Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST), może zmienić nasze pojmowanie sposobu, w jaki powstają i ewoluują galaktyki.
Zhúlóng to niezwykle masywna galaktyka, której struktura jest bardzo podobna do Drogi Mlecznej. Choć podobnych galaktyk spiralnych jest mnóstwo w pobliskim Wszechświecie, to na wczesnym etapie historii kosmosu wyraźnie ich nie było. Jest to zgodne z długoletnimi teoriami zakładającymi, że rozwój dużych dysków galaktycznych i ramion spiralnych trwa miliardy lat. Jednak odkrycie Zhúlóng podważa to założenie, pokazując, że dojrzałe, ustrukturyzowane galaktyki mogą formować się znacznie wcześniej, niż dotychczas sądzono.
Badanie PANORAMIC, które doprowadziło do tego odkrycia, ma na celu wsparcie przyszłych szeroko zakrojonych kampanii obserwacyjnych, takich jak Legacy Survey of Space and Time (LSST), które zostaną przeprowadzone przy użyciu obserwatorium Very C. Rubin. Williams i jej zespół chcieli w szczególności zidentyfikować masywne i jasne galaktyki z najwcześniejszych epok Wszechświata, aby lepiej zrozumieć ich długoterminowy rozwój.
Konstrukcja Zhúlónga jest szczególnie niezwykła. W odróżnieniu od większości galaktyk z tamtej epoki — które są często chaotyczne, skupione i nieregularne — posiada ona wyraźne centralne wybrzuszenie złożone ze starszych gwiazd i otaczający je dysk wypełniony młodszymi gwiazdami ułożonymi w wyraźne ramiona spiralne. Jej masa i wymiary są porównywalne z Drogą Mleczną, co czyni ją unikalnym obiektem wśród wczesnych galaktyk.
Odkrycie to jest znaczące z kilku powodów. Po pierwsze, wskazuje to, że galaktyki z dojrzałymi strukturami, takimi jak ramiona spiralne, mogą powstać w ciągu zaledwie miliarda lat, znacznie wcześniej niż oczekiwano. Po drugie, otwiera to możliwość, że takie struktury, choć rzadkie w tamtych czasach, mogły istnieć częściej, ale zostały zniszczone w procesach łączenia się pierwszych galaktyk, na wczesnym etapie istnienia Wszechświata. Tego typu gwałtowne procesy były powszechne we wczesnym Wszechświecie i mogą wyjaśniać, dlaczego ramiona spiralne są rzadko widoczne w galaktykach z tego okresu. Sugeruje to również, że struktury spiralne stają się prawdopodobnie bardziej stabilne i trwalsze w miarę starzenia się Wszechświata, co wyjaśnia ich powszechność w obecnej erze kosmicznej.
Zhúlóng odkryto dzięki zastosowaniu nowatorskiej strategii JWST znanej jako „czysty tryb równoległy”, w którym jedna kamera zbiera dodatkowe obrazy, podczas gdy główny instrument obserwuje inny cel. Efektywne wykorzystanie możliwości teleskopu pozwoliło Williams i jej zespołowi wykryć odległą galaktykę w stosunkowo krótkim czasie.
W celu lepszego zrozumienia powstawania i charakterystyki Zhúlóng planowane są dalsze badania z wykorzystaniem teleskopu JWST i obserwatorium ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). W miarę postępu szeroko zakrojonych badań pozagalaktycznych astronomowie spodziewają się odkryć większą liczbę podobnych galaktyk. Każde nowe odkrycie pomoże nam pogłębić naszą wiedzę na temat powstawania galaktyk i złożonej dynamiki, która ukształtowała wczesny Wszechświat.
Źródło: 1