“Κόκκινα τέρατα” στο πρώιμο σύμπαν

Μέσω του προγράμματος FRESCO του Διαστημικού Τηλεσκοπίου James Webb (JWST), αστρονόμοι εντόπισαν τρεις υπερμαζικούς γαλαξίες, που δημιουργήθηκαν ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, με μάζα περίπου ίδια με αυτή του γαλαξία μας. Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι ο σχηματισμός άστρων στο πρώιμο Σύμπαν ήταν πολύ πιο αποδοτικός από ό,τι θεωρείτο μέχρι σήμερα, αμφισβητώντας τα υπάρχοντα μοντέλα σχηματισμού γαλαξιών.

Το επικρατέστερο θεωρητικό μοντέλο για τον σχηματισμό των γαλαξιών είναι πως οι γαλαξίες δημιουργούνται σταδιακά μέσα σε μια άλω σκοτεινής ύλης, στην οποία παγιδεύονται αέρια τα οποία μετατρέπονται σε αστέρες. Έως τώρα, οι επιστήμονες πίστευαν ότι περίπου το 20% του αερίου αυτού μετατρέπεται σε αστέρες. Ωστόσο, τα νέα ευρήματα του JWST αποκαλύπτουν ότι οι μαζικοί γαλαξίες στο νεαρό Σύμπαν ενδέχεται να ήταν πολύ πιο αποδοτικοί στη δημιουργία άστρων σε σχέση με τους μεταγενέστερους.

Συγκεκριμένα, εντοπίστηκαν τρεις γαλαξίες με μάζες συγκρίσιμες με τον Γαλαξία μας, οι οποίοι σχημάτισαν αστέρες σχεδόν δύο φορές πιο αποδοτικά από τους χαμηλότερης μάζας ομόλογούς τους, καθώς και από τους μεταγενέστερους. Λόγω της υψηλής περιεκτικότητάς τους σε σκόνη, η ακτινοβολία που παράγεται στον πυρήνα του γαλαξία απορροφάται από τη σκόνη, η οποία θερμαίνεται και, με τη σειρά της, εκπέμπει στο υπέρυθρο (hot, dust-obscured galaxies). Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να έχουν ένα χαρακτηριστικό κόκκινο χρώμα στις εικόνες του JWST και, για αυτόν το λόγο, τους δόθηκε το προσωνύμιο “Κόκκινα Τέρατα”.

«Τα ευρήματά μας αναδιαμορφώνουν την κατανόησή μας για τον σχηματισμό των γαλαξιών στο πρώιμο Σύμπαν», δηλώνει ο Dr. Mengyuan Xiao, κύριος συγγραφέας της νέας μελέτης και μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Τμήμα Αστρονομίας της Σχολής Επιστημών του UNIGE. «Οι τεράστιες μάζες αυτών των ‘Κόκκινων Τεράτων’ ήταν σχεδόν αδύνατον να προσδιοριστούν πριν από το JWST, καθώς είναι αόρατοι στο οπτικό λόγω της συγκέντρωσης σκόνης», προσθέτει ο Dr. David Elbaz, διευθυντής ερευνών στο CEA Paris-Saclay.

Η διεθνής ομάδα ανέπτυξε ένα νέο πρόγραμμα με το JWST για τη συστηματική ανάλυση πλήρους δείγματος γραμμών εκπομπής από γαλαξίες που έχουν σχηματιστεί μέσα στα πρώτα ένα δισεκατομμύριο χρόνια από την αρχή του Σύμπαντος. Αυτή η προσέγγιση επέτρεψε στην ομάδα να επιτύχει ακριβείς εκτιμήσεις αποστάσεων και αξιόπιστες μετρήσεις της μάζας των αστέρων για ολόκληρο το δείγμα γαλαξιών.

«Οι ανακαλύψεις μας αναδεικνύουν τη μοναδική δύναμη της φασματοσκοπίας NIRCam/grism», εξηγεί ο Pascal Oesch, αναπληρωτής καθηγητής στο Τμήμα Αστρονομίας του UNIGE και κύριος ερευνητής αυτού του προγράμματος παρατήρησης. «Το όργανο που βρίσκεται στο διαστημικό τηλεσκόπιο μας επιτρέπει να εντοπίσουμε και να μελετήσουμε την ανάπτυξη των γαλαξιών με την πάροδο του χρόνου, προσφέροντάς μας μια πιο ξεκάθαρη εικόνα για το πώς συσσωρεύεται η αστρική μάζα κατά τη διάρκεια της κοσμικής ιστορίας».

Αν και αυτά τα ευρήματα δεν έρχονται σε αντίθεση με το καθιερωμένο κοσμολογικό μοντέλο, εγείρουν νέα ερωτήματα για τις θεωρίες σχηματισμού γαλαξιών, ειδικότερα το ζήτημα των «πάρα πολλών, πάρα πολύ μαζικών» γαλαξιών στο πρώιμο Σύμπαν. Τα τρέχοντα μοντέλα ίσως χρειαστεί να λάβουν υπόψη νέες διαδικασίες που επέτρεψαν σε ορισμένους μαζικούς γαλαξίες να επιτύχουν τόσο αποδοτικό σχηματισμό αστέρων και, επομένως, να σχηματιστούν σε πολύ πρώιμα στάδια του Σύμπαντος. Μελλοντικές παρατηρήσεις με το JWST και το Atacama Large Millimeter Array (ALMA) θα προσφέρουν περισσότερες πληροφορίες για αυτά τα υπερμαζικά «Κόκκινα Τέρατα».

«Αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι γαλαξίες στο πρώιμο Σύμπαν μπορούσαν να σχηματίζουν αστέρια με απροσδόκητη αποδοτικότητα», καταλήγει ο Dr. Mengyuan Xiao. «Καθώς μελετάμε αυτούς τους γαλαξίες σε μεγαλύτερο βάθος, θα μας προσφέρουν νέες γνώσεις για τις συνθήκες που διαμόρφωσαν τις πρώτες εποχές του Σύμπαντος. Τα ‘Κόκκινα Τέρατα’ είναι μόνο η αρχή μιας νέας εποχής στην εξερεύνηση του πρώιμου Σύμπαντος».

Πηγή: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/11/241113123127.htm