Οι μελέτες του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble για το πρώιμο σύμπαν αποκάλυψαν ένα μυστήριο που συνεχίζει να απασχολεί τους αστρονόμους μέχρι σήμερα.
Όταν το σύμπαν είχε ηλικία μόλις λίγων δισεκατομμυρίων ετών, κατοικούνταν ήδη από αρκετούς μεγάλους γαλαξίες. Το ερώτημα αυτό έγινε ακόμη πιο έντονο με την ανάπτυξη του James Webb, το οποίο παρατήρησε μια πληθώρα λαμπρών γαλαξιών που υπήρχαν ακόμη νωρίτερα. Για τους επιστήμονες, το κεντρικό ζήτημα είναι πώς τόσο μαζικοί και εξελιγμένοι γαλαξίες μπόρεσαν να σχηματιστούν τόσο σύντομα μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.
Η ανακάλυψη του πρωτοσυμπλέγματος SPT2349-56
Για να δώσει απαντήσεις, μια ομάδα από το Ινστιτούτο Ραδιοαστρονομίας Max Planck (MPIfR) χρησιμοποίησε δεδομένα από τη διάταξη ALMA για να παρατηρήσει το κέντρο του SPT2349-56.
Πρόκειται για ένα εξαιρετικά μαζικό πρωτοσύμπλεγμα γαλαξιών που εντοπίστηκε μόλις 1,4 δισεκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.
Στο σημείο αυτό παρατηρήθηκαν τέσσερις γαλαξίες σε στενή αλληλεπίδραση, οι οποίοι παρήγαγαν νέα άστρα με εκπληκτικό ρυθμό. Τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι οι γιγάντιοι ελλειπτικοί γαλαξίες ενδέχεται να σχηματίστηκαν μέσω της ταχείας κατάρρευσης βρεφικών γαλαξιακών σμηνών.
Ανατροπή των παραδοσιακών κοσμολογικών μοντέλων
Σύμφωνα με την παραδοσιακή σκέψη, οι αστρονόμοι περίμεναν να βρουν μόνο νεαρά άστρα και γαλαξίες με έντονη αστρογένεση σε τόσο πρώιμο στάδιο. Αντίθετα, παρατηρήθηκαν πολλοί ελλειπτικοί γαλαξίες με παλαιότερους αστρικούς πληθυσμούς και ελάχιστη νέα αστρογένεση.
Τα ευρέως αποδεκτά μοντέλα υποστήριζαν ότι δεν υπήρχε αρκετός χρόνος για τη δημιουργία τέτοιων δομών. Ο ερευνητής Nikolaus Sulzenauer εξηγεί ότι σε ένα σύμπαν όπου οι μεγάλοι γαλαξίες αναπτύσσονται ιεραρχικά μέσω αργών συγχωνεύσεων, ορισμένοι γίγαντες πρέπει να σχηματίστηκαν εντελώς διαφορετικά.
Αντί για μια αργή διαδικασία 14 δισεκατομμυρίων ετών, ένας μαζικός ελλειπτικός γαλαξίας μπορεί να αναδυθεί ταχύτατα σε μόλις μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια.
Μια κοσμική κατάρρευση σε χρόνο ρεκόρ
Η δομή SPT2349-56 προσφέρει μια σπάνια ματιά στα αρχαιότερα σμήνη, κατέχοντας το ρεκόρ του υψηλότερου ρυθμού αστρογένεσης στο πρώιμο σύμπαν. Οι τέσσερις κεντρικοί γαλαξίες εκτοξεύουν γιγάντιους παλιρροϊκούς βραχίονες ιονισμένου αερίου με ταχύτητες περίπου 300 χλμ/δευτ, καλύπτοντας μια περιοχή πολύ μεγαλύτερη από τον Γαλαξία μας.
Η λαμπρότητα αυτών των βραχιόνων ενισχύεται από κύματα κρούσης που διεγείρουν τα άτομα ιονισμένου άνθρακα. Προς έκπληξη των ερευνητών, διαπιστώθηκε ότι σχηματίζεται ένα νέο άστρο κάθε 40 λεπτά, τη στιγμή που στον Γαλαξία μας σήμερα χρειάζεται ένας ολόκληρος χρόνος για τη δημιουργία ελάχιστων άστρων.
Το μέλλον του γαλαξιακού μετασχηματισμού
Η λεπτομερής μέτρηση της κίνησης του αερίου αποκάλυψε ότι παλιρροϊκά συντρίμμια συνδέονται με μια αλυσίδα 20 επιπλέον συγκρουόμενων γαλαξιών στα εξωτερικά τμήματα της δομής. Αυτό υποδεικνύει μια κοινή προέλευση και την έναρξη ενός αλυσιδωτού μετασχηματισμού συγχώνευσης.
Οι περισσότεροι από τους 40 γαλαξίες που είναι πλούσιοι σε αέρια σε αυτόν τον πυρήνα θα καταστραφούν και τελικά θα μεταμορφωθούν σε έναν γιγάντιο ελλειπτικό γαλαξία μέσα σε λιγότερο από 300 εκατομμύρια χρόνια. Αυτή η διαδικασία, που χαρακτηρίζεται ως «ένα ακαριαίο κλείσιμο του ματιού» σε κοσμική κλίμακα, εξηγεί την παρουσία εξελιγμένων γαλαξιών τόσο νωρίς στην ιστορία του σύμπαντος.
Παράλληλα, βοηθά στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο βαρέα στοιχεία, όπως ο άνθρακας, μεταφέρθηκαν στα πρώιμα γαλαξιακά σμήνη.
