Az Univerzum határán II.: több mint 11 milliárd éves a legősibb spirálgalaxis

 

Egy friss kutatás szerint rábukkantunk a legtávolabbi és legősibb spirálgalaxisra, amelyet valaha is felfedeztünk. Külön érdekesség, hogy ezt az egy galaxist rögtön három égi pozícióban sikerült megtalálni.

Az A1689B11 két felvétele. Megfigyelhető, hogy az x-szel számozott források mindig csak az egyik közelében jelennek meg, így azok valójában előtér objektumok, ellentétben a c-vel jelöltekkel, melyek a galaxis részét alkotják. Forrás: az eredeti szakcikk 7. ábrája.

Hogyan lehetséges egy távoli galaxisról olyan jó felbontású képet alkotni, melyen még a spirálkarjai is kivehetőek, és miért három helyen látható egyszerre? Most is a gravitációslencse-jelenség jött a kutatók segítségére, mely előző cikkünk megírását is lehetővé tette. Az előtér galaxisok térbeli helyzete olyan konfigurációt alkotott, ami felnagyítva három égi pozícióban képezte le ugyanannak a galaxisnak a fényét. Ez nem csak a megfigyelt célpontról hordoz információt, hanem a galaxis és a közöttünk lévő Abell 1689 halmazról is nagyon sokat árul el.

A spirálgalaxisok lapos és szabályos alakú csillagvárosok, közepükön egy központi dudornak nevezett maggal, amelyből a koronggal megegyező síkban két nagyobb anyagsűrűségű feltekeredő kar indul ki. Nagyjából pár tíz vagy pár száz milliárd csillag alkotja. Tömegük nagy részét azonban nem a csillagok, és még csak nem is a csillagközi anyag (gáz- és porfelhők) adják, hanem az ún. sötét anyag. Ha “kivennénk” egy spirálgalaxisból a tömegének sötét anyagos részét, akkor nem is maradhatna fent, ugyanis a gravitációja nem lenne elégséges ahhoz, hogy kötött rendszert alkosson.

A jelenlegi galaxisfejlődési modellünk szerint a spirálgalaxisok is a sötét anyag összesűrűsödései mentén jöttek létre, méghozzá kisebb, irreguláris galaxisok összeolvadásából. Azonban ehhez a folyamathoz időre van szükség, és nem egészen tisztázott, hogy mikor jöhettek létre a legelső ilyen struktúrák.

A Hubble-űrtávcsővel felfedezett A1689B11 névre keresztelt galaxist z~2,54-es vöröseltolódással detektálták, ami azt jelenti, hogy ez a struktúra nagyon hamar, az ősrobbanás után kb. 2,6 milliárd évvel már létezett, azaz mintegy 11,2 milliárd éves. Ekkor azonban az Univerzum sem úgy nézett ki, mint manapság, kisebb-nagyobb irreguláris galaxisokkal, és hatalmas intergalaktikus felhőkkel volt tele. Azonban már 1 milliárd év elteltével a spirálgalaxisok igen gyakorivá váltak, és a “mai” Világegyetemben már a galaxisok nagyjából 70%-át alkotják.

“Ez csupán egy galaxis, akár egyedi eset is lehet. Ha már több ilyet is ismerünk eldönthetjük, hogy speciális-e, vagy már akkor is gyakoriak voltak.” – nyilatkozta Tiantian Yuan a cikk első szerzője, a melbourne-i Swinburne Műszaki Egyetem csillagásza. “Alaposan meg kell vizsgálnunk a korai Univerzumot ahhoz, hogy lássuk, megvannak-e a feltételek a spirálkarok létrejöttéhez.”

A spirálkarok kialakulása nem teljesen ismert folyamat, és ez a galaxis lehet a kulcsa a jelenség jobb megértésének. Az A1689B11 tulajdonságai arra utalnak, hogy nem kisebb galaxisok összeolvadása miatt keletkezett, hanem az ún. sűrűséghullám elméletet látszik alátámasztani. Ezen elmélet szerint a felhők/kisebb galaxisok összetömörödéséből a forgás hatására lapos, korong alakú galaxisok jönnek létre, melyekben az anyag sűrűsége csak radiális irányban változik (azaz nincsenek karok, a galaxis közepe a legsűrűbb, és kifelé haladva hígul a korong anyaga).

Egy ilyen korong stabil, azonban ha valamilyen perturbáció (például egy szupernóva robbanás) éri, lokálisan megnövekedhet a sűrűsége, mely mint egy öngerjesztő folyamat halad körbe a galaxis korongjában. Ennek az az oka, hogy a megnövekedett sűrűségű csillagközi anyagban lokálisan megemelkedik a csillagkeletkezési ráta, és rövid ideig élő nagy tömegű csillagok jönnek létre. Ezek nagyon hamar szupernóva-robbanásként fejezik be életüket, a robbanás hatására pedig egy kicsit távolabb ismét összetorlódik/összesűrűsödik a gázanyag. A folyamat lényegében körbefutja a galaxist, kialakítva két nagyobb anyagsűrűséggel rendelkező térrészt a galaxis korongjában, a spirálkarokat.

Az A1689B11-et csak a gravitációs lencsézettség miatt tudtuk megpillantani, és ennek köszönhető, hogy a spirálkarjait észrevettük, azonban az ilyen speciális eseteken kívül sajnos jelenleg nem sok lehetőségünk van a korai Univerzum vizsgálatára. Erre majd a következő években üzembe kerülő James Webb-űrtávcsővel nyílik lehetőségünk. A több mint 6 m-es tükörátmérőjű műszer segítségével sokkal halványabb objektumokat is megpillanthatunk, mint a HST-vel, és lencsézettség nélkül is elláthatunk az Univerzum széléig.

Forrás:

www.csillagaszat.hu

astronomy.com

Szakcikk: megjelenés alatt, arxiv.org