Najnowsze obserwacje wykonane za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) podważają dotychczasowe wyobrażenia na temat tempa formowania się galaktyk we wczesnym Wszechświecie. Astronomowie odkryli bowiem w pełni ukształtowaną galaktykę spiralną przypominającą Drogę Mleczną w epoce kosmicznej, w której – zgodnie z obowiązującymi modelami – tak uporządkowane struktury nie powinny jeszcze istnieć. Odkrycie to zmusza naukowców do ponownego przemyślenia teorii dotyczących ewolucji galaktyk po Wielkim Wybuchu.
Zgodnie z aktualnymi modelami, najwcześniejsze galaktyki powstawały w sposób chaotyczny i zwykle miały postać niewielkich, nieregularnych skupisk gwiazd oraz gazu. Rzeczywiście, wiele młodych galaktyk obserwowanych dotąd we wczesnym Wszechświecie przypomina bezładne „obłoki” materii. Tymczasem dane z JWST coraz częściej ujawniają obecność zaskakująco zaskakująco uporządkowanych struktur już na bardzo wczesnych etapach historii wszechświata. Jednym z najbardziej wyrazistych przykładów tej nieoczekiwanej regularności jest galaktyka nazwana Alaknanda.
Obiekt ten wyróżnia się wyraźnie rozwiniętą budową: posiada dwa dobrze zaznaczone ramiona spiralne, wyraźne zgrubienie centralne oraz średnicę wynoszącą około 30 000 lat świetlnych. Choć jest mniejsza od Drogi Mlecznej, której rozmiar sięga około 100 000 lat świetlnych, jak na swój wiek kosmiczny jest galaktyką dużą i zadziwiająco dojrzałą.
Dla porównania, Droga Mleczna ma około 13,6 miliarda lat i zaczęła się formować kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu. Jednak jej charakterystyczna struktura spiralna oraz uporządkowana budowa na dużą skalę rozwijały się przez kolejne miliardy lat. Tym większym zaskoczeniem było odkrycie galaktyki o podobnej morfologii już około 1,5 miliarda lat po narodzinach Wszechświata. Alaknanda sprawia wrażenie obiektu niezwykle dojrzałego jak na tak wczesną epokę kosmiczną.
Galaktyka została zidentyfikowana przez astronomów Rashiego Jaina i Yogesha Wadadekara z Narodowego Centrum Astrofizyki Radiowej przy Indyjskim Instytucie Badań Podstawowych (Tata Institute of Fundamental Research). Nazwali oni nowo odkryty obiekt Alaknanda – od nazwy jednej z himalajskich rzek, które wraz z Mandakini tworzą źródłowy nurt Gangesu. Wybór nazwy ma również znaczenie symboliczne: „Mandakini” to w języku hindi określenie Drogi Mlecznej.
Zdaniem zespołu badawczego Alaknanda wykazuje stopień rozwoju strukturalnego typowy dla galaktyk liczących sobie kilka miliardów lat więcej. Jej istnienie sugeruje, że kluczowe procesy fizyczne odpowiedzialne za formowanie galaktyk – takie jak stały napływ gazu, osiadanie materii w dysku czy powstawanie fal gęstości prowadzących do uformowania ramion spiralnych – mogą zachodzić znacznie szybciej i sprawniej, niż przewidują obowiązujące teorie.
Nietypowy charakter galaktyki potwierdzają także jej masa oraz intensywność formowania gwiazd. Szacuje się, że Alaknanda zawiera około 16 miliardów mas Słońca w postaci gwiazd, co odpowiada od jednej szóstej do połowy masy gwiazdowej Drogi Mlecznej. Jeszcze bardziej imponujące jest tempo powstawania nowych gwiazd: galaktyka produkuje je ponad 20 razy szybciej niż nasza – około 63 mas Słońca rocznie. Modele wskazują, że aż połowa wszystkich jej gwiazd uformowała się w ciągu ostatnich 200 milionów lat, co świadczy o intensywnym i długotrwałym epizodzie gwiazdotwórczym.
Naukowcy podsumowują, że odkrycie Alaknandy dowodzi, iż wczesny Wszechświat był zdolny do budowania dużych, uporządkowanych galaktyk znacznie szybciej, niż dotąd przypuszczano. W ciągu zaledwie kilkuset milionów lat galaktyka ta zgromadziła około dziesięciu miliardów mas Słońca w gwiazdach i ułożyła je w spójny dysk spiralny. W skali kosmicznej jest to tempo niezwykle szybkie, które zmusza astronomów do rewizji podstawowych mechanizmów rządzących narodzinami i ewolucją galaktyk.
Źródło: Astronomy & Astrophysics