Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) βρήκε έναν γαλαξία στο πρώιμο σύμπαν που είναι τόσο μαζικός, που δεν θα έπρεπε να υπάρχει. Πρόκειται για μια «σημαντική πρόκληση» για το καθιερωμένο μοντέλο της κοσμολογίας, σύμφωνα με τους συγγραφείς της μελέτης.
Ο γαλαξίας, που ονομάζεται ZF-UDS-7329, περιέχει περισσότερα αστέρια από τον Γαλαξία μας (Milky Way), παρά το γεγονός ότι έχει σχηματιστεί πριν από 13 δισεκατομμύρια χρόνια. Συγκριτικά η διάρκεια ζωής του σύμπαντος ανέρχεται σε 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια. Αυτό σημαίνει ότι με κάποιο τρόπο τα αστέρια γεννήθηκαν χωρίς σκοτεινή ύλη να τροφοδοτεί τον σχηματισμό τους, σε αντίθεση με ό,τι προτείνει το καθιερωμένο μοντέλο σχηματισμού γαλαξιών.
Το πώς θα μπορούσε να συμβεί αυτό είναι ασαφές, αλλά όπως και οι προηγούμενες ανακαλύψεις του JWST για άλλους ανεξήγητης μάζας γαλαξίες στο πρώιμο σύμπαν, απειλεί να ανατρέψει την κατανόησή μας για το πώς σχηματίστηκε η πρώτη ύλη στο σύμπαν. Οι ερευνητές δημοσίευσαν τα ευρήματά τους στις 14 Φεβρουαρίου στο περιοδικό Nature.
«Η ύπαρξη αυτών των εξαιρετικά ογκωδών γαλαξιών τόσο νωρίς στο σύμπαν θέτει σημαντικές προκλήσεις για το καθιερωμένο μοντέλο της κοσμολογίας μας», ανέφερε σε ανακοίνωσή της η αναπληρώτρια καθηγήτρια αστρονομίας στο Διεθνές Κέντρο Έρευνας Ραδιοαστρονομίας και συν-συγγραφέας της μελέτης, Claudia Lagos. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι μαζικές δομές σκοτεινής ύλης, οι οποίες θεωρούνται απαραίτητα συστατικά για τη συγκράτηση των πρώιμων γαλαξιών, δεν είχαν ακόμη χρόνο να σχηματιστούν τόσο νωρίς στο σύμπαν, πρόσθεσε η Lagos.
Ο γαλαξίας ZF-UDS-7329
Το φως ταξιδεύει με σταθερή ταχύτητα μέσα στο κενό του διαστήματος, οπότε όσο πιο βαθιά κοιτάζουμε στο σύμπαν, τόσο πιο μακρινό φως αναχαιτίζουμε και τόσο πιο πίσω στο χρόνο βλέπουμε. Αυτό είναι που επέτρεψε στους ερευνητές να χρησιμοποιήσουν το JWST για να εντοπίσουν το ZF-UDS-7329 περίπου 11,5 δισεκατομμύρια χρόνια στο παρελθόν.
Μελετώντας τα φάσματα του φωτός που προέρχεται από τα αστέρια αυτού του εξαιρετικά μακρινού γαλαξία, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα αστέρια γεννήθηκαν 1,5 δισεκατομμύριο χρόνια πριν από αυτή την παρατήρηση, ή περίπου 13 δισεκατομμύρια χρόνια πριν.
Οι αστρονόμοι δεν είναι σίγουροι πότε οι πρώτες σφαιρικές μάζες αστεριών άρχισαν να συσσωρεύονται στους γαλαξίες που βλέπουμε σήμερα, αλλά οι κοσμολόγοι εκτιμούσαν προηγουμένως ότι η διαδικασία ξεκίνησε αργά μέσα στα πρώτα μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.
Οι τρέχουσες θεωρίες υποδηλώνουν ότι φωτοστέφανα σκοτεινής ύλης (μια μυστηριώδης και αόρατη ουσία που πιστεύεται ότι αποτελεί το 25% του σημερινού σύμπαντος) συνδυάστηκαν με αέρια για να σχηματίσουν τα πρώτα «φιντάνια» των γαλαξιών. Έπειτα από 1 δισεκατομμύριο έως 2 δισεκατομμύρια χρόνια ζωής του σύμπαντος, οι πρώιμοι πρωτογαλαξίες έφτασαν στη συνέχεια στην εφηβεία, σχηματίζοντας νάνους γαλαξίες που άρχισαν να καταβροχθίζουν ο ένας τον άλλον για να εξελιχθούν σε γαλαξίες όπως ο δικός μας.
Η νέα ανακάλυψη ανατρέπει την θεωρεία των κοσμολόγων
Όμως η νέα ανακάλυψη ανατρέπει αυτή την άποψη. Όχι μόνο ο γαλαξίας αποκρυσταλλώθηκε χωρίς να έχει συσσωρευτεί αρκετή σκοτεινή ύλη για να τον τροφοδοτεί, αλλά λίγο καιρό έπειτα από μια ξαφνική έκρηξη σχηματισμού άστρων, ο γαλαξίας έγινε ξαφνικά ήρεμος – που σημαίνει ότι ο σχηματισμός των άστρων του σταμάτησε.
“This pushes the boundaries of our current understanding of how galaxies form and evolve,” study co-author Themiya Nanayakkara, an astronomer at the Swinburne University of Technology in Australia, said in the statement. “The key question now is how they form so fast very early in the universe, and what mysterious mechanisms lead to stopping them forming stars abruptly when the rest of the universe is doing so.”
The researchers’ next steps will be to search for more galaxies like this. If they find any, it could seriously contradict prior ideas of how galaxies formed, they said.
«Αυτό διευρύνει τα όρια της τρέχουσας κατανόησής μας για το πώς σχηματίζονται και εξελίσσονται οι γαλαξίες», ανέφερε ο αστρονόμος στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Swinburne της Αυστραλίας και συν-συγγραφέας της μελέτης, Themiya Nanayakkara. «Το βασικό ερώτημα τώρα είναι πώς σχηματίζονται τόσο γρήγορα πολύ νωρίς στο σύμπαν και ποιοι μυστηριώδεις μηχανισμοί οδηγούν στο να σταματήσουν να σχηματίζουν αστέρια απότομα, όταν το υπόλοιπο σύμπαν το κάνει».
Τα επόμενα βήματα των ερευνητών θα είναι η αναζήτηση περισσότερων τέτοιων γαλαξιών. Αν βρουν κάποιους, αυτό θα μπορούσε να αντικρούσει σοβαρά τις προηγούμενες ιδέες για το πώς σχηματίστηκαν οι γαλαξίες.