Ομάδα αστρονόμων ανέλαβε τον ρόλο των κοσμικών αρχαιολόγων, χρησιμοποιώντας το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb για να… ανασκάψουν πάνω από 100 δισκοειδείς γαλαξίες ηλικίας ως και 11 δισεκατομμύρια ετών. Όπως ακριβώς τα αντικείμενα που ανασκάπτονται εδώ στη Γη αφηγούνται την ιστορία της ανθρώπινης φυλής, αυτοί οι γαλαξίες θα μπορούσαν να αφηγηθούν την ιστορία του γαλαξία μας.
Στόχος αυτής της έρευνας ήταν να ανακαλυφθεί γιατί γαλαξίες όπως ο δικός μας γαλαξίας αποτελούνται από χοντρούς δίσκους άστρων με ενσωματωμένους λεπτούς αστρικούς δίσκους. Κάθε ένας από αυτούς τους δίσκους διαθέτει τον δικό του ξεχωριστό αστρικό πληθυσμό με τη δική του κίνηση.
Η ομάδα πίσω από αυτή την έρευνα ήθελε να μάθει πώς και γιατί σχηματίζεται αυτή η δομή «διπλού δίσκου», στρεφόμενη σε παρατηρήσεις 111 δισκοειδών γαλαξιών που είναι προσανατολισμένοι «προς τα πλάγια» από την οπτική μας εδώ στη Γη. Αυτή ήταν η πρώτη φορά που οι αστρονόμοι μελέτησαν δομές μεγαλύτερου αλλά και μικρότερου πάχους δίσκων γαλαξιών που υπήρχαν κατά τα βρεφικά στάδια του Σύμπαντος.
«Αυτή η μοναδική μέτρηση του πάχους των δίσκων σε υψηλή μετατόπιση προς το ερυθρό, ή κατά καιρούς στο πρώιμο Σύμπαν, αποτελεί σημείο αναφοράς για θεωρητική μελέτη που ήταν δυνατή μόνο με το James Webb. Συνήθως, τα παλαιότερα άστρα ενός παχύ δίσκου είναι αμυδρά, και τα νεαρά αστέρια ενός λεπτού δίσκου επισκιάζουν ολόκληρο τον γαλαξία. Αλλά με την ανάλυση του τηλεσκοπίου και τη μοναδική ικανότητα να βλέπει μέσα από τη σκόνη και να επισημαίνει αμυδρά παλιά αστέρια, μπορούμε να αναγνωρίσουμε τη δομή των δύο δίσκων των γαλαξιών και να μετρήσουμε το πάχος τους ξεχωριστά» αναφέρει ο επικεφαλής της ομάδας Τακαφούμι Τσουκούι του Εθνικού Πανεπιστημίου της Αυστραλίας.
Η ιστορία του γαλαξία μας
Το πρώτο βήμα για την ερευνητική ομάδα ήταν να χωρίσει τους 111 γαλαξίες του δείγματος σε δύο κατηγορίες: διπλού δίσκου και μονού δίσκου. Αυτό που φάνηκε να αποδεικνύει είναι ότι οι γαλαξίες αναπτύσσουν πρώτα τον παχύ αστρικό τους δίσκο, με τον λεπτό δίσκο να σχηματίζεται σε μεταγενέστερο στάδιο.
Η ομάδα πιστεύει ότι ο χρόνος αυτών των διαδικασιών σχηματισμού δίσκων εξαρτάται από τη μάζα του κάθε γαλαξία. Οι γαλαξίες υψηλής μάζας, μονού δίσκου, μετατράπηκαν σε δομές διπλού δίσκου σχηματίζοντας έναν ενσωματωμένο λεπτό δίσκο πριν από περίπου 8 δισεκατομμύρια χρόνια στο Σύμπαν που έχει ηλικία περίπου 14 δισεκατομμυρίων ετών. Οι γαλαξίες χαμηλότερης μάζας φαίνεται να υφίστανται αυτόν τον μετασχηματισμό μόνο όταν ήταν περίπου 4 δισεκατομμυρίων ετών.
«Αυτή είναι η πρώτη φορά που κατέστη δυνατό να εντοπιστούν λεπτοί αστρικοί δίσκοι σε υψηλότερη μετατόπιση προς το ερυθρό. Αυτό που είναι πραγματικά καινοτόμο είναι η αποκάλυψη του πότε αρχίζουν να αναδύονται λεπτοί αστρικοί δίσκοι. Το να βλέπουμε λεπτούς αστρικούς δίσκους να βρίσκονται ήδη στη θέση τους πριν από 8 δισεκατομμύρια χρόνια, ή και νωρίτερα, ήταν έκπληξη λέει η Εμιλι Βισνιόσκι μέλος της ομάδας μελέτης και ερευνήτρια στο Εθνικό Πανεπιστήμιο της Αυστραλίας.
Οι μεταβάσεις
Στη συνέχεια, η ομάδα ξεκίνησε να προσδιορίσει τι προκάλεσε τις μεταβάσεις για αυτούς τους διαφορετικούς τύπους γαλαξιών. Για να το πετύχουν αυτό, οι ερευνητές ξεπέρασαν το δείγμα των 111 γαλαξιών τους για να διερευνήσουν πώς το αέριο ρέει γύρω από αυτά τα θέματα. Χρησιμοποίησαν δεδομένα κίνησης αερίου από το Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ένα σύνολο 66 κεραιών στη βόρεια Χιλή που λειτουργούν μαζί ως ένα ενιαίο τηλεσκόπιο αλλά και διάφορα ακόμη και επίγεια τηλεσκόπια. Διαπιστώθηκε ότι το στροβιλώδες αέριο στο πρώιμο Σύμπαν πυροδοτεί περιόδους έντονου σχηματισμού άστρων στους γαλαξίες, δημιουργώντας τους παχείς αστρικούς δίσκους αυτών των γαλαξιών.
Καθώς σχηματίζονται αυτά τα αστέρια με παχύ δίσκο, το αέριο σταθεροποιείται, γίνεται λιγότερο στροβιλώδες και αραιώνει. Αυτό οδηγεί στο σχηματισμό του ενσωματωμένου λεπτού αστρικού δίσκου.
Αυτή η διαδικασία, λέει η ομάδα, διαρκεί διαφορετικό χρονικό διάστημα σε γαλαξίες υψηλής μάζας και γαλαξίες χαμηλής μάζας, επειδή οι πρώτοι μετατρέπουν το αέριο σε αστέρια πιο αποτελεσματικά από τους δεύτερους. Αυτό σημαίνει ότι το αέριο εξαντλείται πιο γρήγορα σε γαλαξίες υψηλής μάζας, φτάνοντας στο σημείο στο οποίο οι λεπτοί αστρικοί δίσκοι τους μπορούν να σχηματιστούν πιο γρήγορα.
Αυτό συνδέεται και με τον δικό μας γαλαξία. Ο χρόνος αυτών των μεταβάσεων ταίριαζε με την περίοδο κατά την οποία ο γαλαξίας μας θεωρείται ότι έχει αναπτύξει τον δικό του λεπτό δίσκο άστρων.
Συνολικά, η έρευνα της ομάδας καταδεικνύει την ικανότητα του JWST να κοιτάζει πίσω στο χρόνο και να βρίσκει γαλαξίες που ταιριάζουν με την εξέλιξη του δικού μας γαλαξία, επιτρέποντας σε αυτούς τους γαλαξίες να λειτουργούν ως υποκατάστατα που αφηγούνται την ιστορία του γαλαξία μας.
Το επόμενο βήμα για αυτήν την έρευνα θα περιλαμβάνει την προσθήκη περισσότερων δεδομένων από την ομάδα για να δει αν οι σχέσεις που παρατήρησαν εξακολουθούν να ισχύουν.
«Υπάρχουν ακόμα πολλά περισσότερα που θα θέλαμε να εξερευνήσουμε. Θέλουμε να προσθέσουμε τον τύπο πληροφοριών που συνήθως λαμβάνουν οι άνθρωποι για κοντινούς γαλαξίες, όπως η αστρική κίνηση, η ηλικία και η μεταλλικότητα, η αφθονία στοιχείων βαρύτερων από το υδρογόνο και το ήλιο. Με αυτόν τον τρόπο, μπορούμε να γεφυρώσουμε τις γνώσεις από κοντινούς και μακρινούς γαλαξίες και να βελτιώσουμε την κατανόησή μας για τον σχηματισμό δίσκων» εξηγεί ο Τσουκούι.
Τα αποτελέσματα της έρευνας δημοσιεύονται στην επιθεώρηση «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society».
Naftemporiki.gr
