Młode galaktyki szybko rosną. Badanie naukowców z USA
Astronomowie uzyskali jak dotąd najbardziej szczegółowy obraz odległych galaktyk w szczytowym okresie ich młodości – aktywnego okresu, w którym młode galaktyki intensywnie produkowały nowe gwiazdy. Obserwacje skupiały się na 18 galaktykach oddalonych o 12,5 miliarda lat świetlnych.
W ciągu ostatnich ośmiu lat zostały one zobrazowane w szerokim zakresie długości fal, od ultrafioletu po fale radiowe, przez trzy teleskopy: teleskop kosmiczny Hubble’a należący do NASA, kosmiczny teleskop Jamesa Webba (JWST) również należący do NASA oraz ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) w Chile, którego partnerem jest Narodowe Obserwatorium Radioastronomiczne Narodowej Fundacji Naukowej Stanów Zjednoczonych. Do pomiarów, takich jak całkowita masa gwiazd w galaktykach, wykorzystano również dane z innych teleskopów naziemnych.
– Dzięki tej próbce mamy wyjątkową możliwość zbadania ewolucji galaktyk w kluczowym okresie historii wszechświata, który do tej pory był trudny do wyobrażenia. Dzięki tym wyjątkowym teleskopom udało nam się uzyskać rozdzielczość przestrzenną tych galaktyk i możemy obserwować etapy powstawania gwiazd w czasie rzeczywistym oraz ich właściwości chemiczne, gdy nasz wszechświat miał mniej niż miliard lat – powiedział Andreas Faisst, naukowiec z IPAC, centrum naukowego i danych astronomicznych w Caltech.
Faisst, który kierował obserwacjami przedstawił wyniki podczas 247. spotkania Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego 6 stycznia 2026 r. w Phoenix. Zostały one także opublikowane w czasopiśmie „The Astrophysical Journal Supplement”. W programie badawczym uczestniczy międzynarodowy zespół ponad 50 naukowców z ponad 15 instytucji.
Kluczowym wnioskiem płynącym z badania jest to, że galaktyki dojrzewają szybciej pod wieloma względami, niż wcześniej sądzili naukowcy. Po pierwsze, galaktyki są bardziej wzbogacone chemicznie niż oczekiwano, co oznacza, że wytworzyły więcej pierwiastków ciężkich, w szczególności węgla i tlenu, niż uważano za możliwe w tak wczesnym okresie istnienia kosmosu.
W miarę ewolucji galaktyk, skupiska gazu w ich wnętrzu ulegają kondensacji i zapalają się, tworząc gwiazdy. Nowe gwiazdy wytwarzają ciężkie pierwiastki, takie jak węgiel, które następnie stają się budulcem dla następnego pokolenia gwiazd. Ostatecznie te ciężkie pierwiastki (określane w astronomii jako metale) są niezbędne do powstania układów planetarnych, a nawet ludzi, w przypadku naszego Układu Słonecznego.
– Jak metale powstają w mniej niż miliard lat? Zaskakujące było zobaczyć tak chemicznie dojrzałe galaktyki – dodał Faisst.
A te nastolatki są „głodne”. Dane pokazują również, że supermasywne czarne dziury w prawie połowie tych galaktyk aktywnie akreują materię, czyli „żywią się”, co sugeruje, że czarne dziury szybko rosną.
Oprócz samych galaktyk, nowe badania wykazały, że otaczający je gaz – tzw. środowisko okołogalaktyczne – również był wzbogacony chemicznie.
Badanie ALPINE-CRISTAL-JWST jest pierwszym, które zarówno rozdziela przestrzennie galaktyki oddalone o 12,5 miliarda lat świetlnych, jak i obrazuje je w wielu długościach fal. Obrazy rozdzielone przestrzennie pozwalają astronomom wskazać obszary gazu, pyłu i metali w galaktykach i zacząć wnioskować, w jaki sposób powstawały gwiazdy i jak galaktyki ulegały wzbogaceniu chemicznemu, aby ostatecznie stać się podobnymi do naszej Drogi Mlecznej, z układami planetarnymi podobnymi do naszego.
W przyszłości zespół planuje dokładniej zbadać wzrost i wzbogacenie tych galaktyk w metale, wykorzystując symulacje kosmologiczne, w tym te stworzone przez Phila Hopkinsa, profesora astrofizyki teoretycznej w Caltechu.
Źródło: California Institute of Technology (Caltech)
Czytaj też: Pierwsza misja Danii na Księżyc otrzymuje zielone światło
Grafika tytułowa: Frantisek Duris / Unsplash
