Krąg, który jest galaktyką

Ten zniekształcony krąg jest w rzeczywistości galaktyką, która wyglądała bardzo podobnie do Drogi Mlecznej krótko po Wielkim Wybuchu.

Najpowszechniej akceptowany pogląd kosmologiczny głosi, że pierwsze galaktyki powstały około 380–400 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Składały się one z młodych, gorących gwiazd, które żyły szybko i umierały młodo, powodując burzliwość samych galaktyk. Przynajmniej taka była teoria, dopóki europejski zespół astronomów nie zaobserwował galaktyki oddalonej o 12 miliardów lat świetlnych, która bardzo przypominała Drogę Mleczną.

Korzystając z Atacama Large Millimeter-submillimeter Array  (ALMA), zespół obserwował galaktykę SPT0418-47, która tak wyglądała, gdy Wszechświat miał zaledwie 1,4 miliarda lat. Ku ich zaskoczeniu zespół zauważył, że struktura i cechy tej galaktyki były wysoce rozwinięte i stabilne, co zaprzecza dotychczasowym wyobrażeniom o naturze galaktyk we wczesnym Wszechświecie.

Badanie opisujące odkrycia zespołu Dynamicznie zimna galaktyka dyskowa we wczesnym Wszechświecie ukazało się niedawno w czasopiśmie Nature. Zespołem kierowała dr Francesca Rizzo. student z Max-Planck Institute for Astrophysics (MPIA), w skład którego wchodzili członkowie Kapteyn Astronomical Institute i Holenderskiego Instytutu Radioastronomii (ASTRON).

Biorąc pod uwagę odległość od Ziemi, zespół był w stanie obserwować SPT0418-47 tylko za pomocą techniki soczewkowania grawitacyjnego . Technika ta opiera się na sile grawitacji szczególnie masywnej struktury (takiej jak galaktyka lub gromada galaktyk), która znajduje się między obserwatorem a obserwowanym obiektem - co ma wpływ na wzmocnienie światła pochodzącego z bardziej odległego obiektu.

Używając pobliskiej galaktyki jako soczewki, która była niemal dokładnie wyrównana, SPT0418-47 pojawił się jako idealnie kulisty pierścień światła wokół bliższej galaktyki. Zespół wykorzystał następnie nową technikę modelowania komputerowego, aby zrekonstruować rzeczywisty kształt SPT0418-47 i ruch jego gazu. Jak wyjaśniła Simona Vegetti, specjalista od soczewkowania grawitacyjnego z MPIA i współautorka badania w komunikacie prasowym ESO :

„To, co znaleźliśmy, było dość zagadkowe; pomimo formowania się gwiazd z dużą szybkością, a tym samym miejsca procesów wysokoenergetycznych, SPT0418-47 jest najlepiej uporządkowanym dyskiem galaktyk, jaki kiedykolwiek zaobserwowano we wczesnym Wszechświecie. Ten wynik jest dość nieoczekiwany i ma ważne implikacje dla tego, jak myślimy, ewoluują galaktyki ”.  

Kolejną rzeczą, którą zespół zauważył, było to, jak SPT0418-47 przypomina Drogę Mleczną. Chociaż nie wydaje się mieć ramion spiralnych, ma dwie wyraźne cechy podobne do Drogi Mlecznej: obracający się dysk i gęstą koncentrację gwiazd wokół centrum galaktyki (wybrzuszenie). To pierwszy przypadek, kiedy w tak wczesnej galaktyce zaobserwowano wybrzuszenie, które uczyniło SPT0418-47 najodleglejszą Drogą Mleczną.

Obecność tych cech wskazuje, że SPT0418-47 był wysoce stabilny, mimo że był jeszcze bardzo młody, gdy został zaobserwowany. W tym momencie, we wczesnym Wszechświecie, galaktyki wciąż się formowały. Dlatego astronomowie spodziewali się, że nadal będą one chaotyczne i pozbawione jakichkolwiek odrębnych cech, które są typowo obserwowane obecnie w dojrzałych galaktykach. Jak wyjaśnił Rizzo :

„ Ten wynik stanowi przełom w dziedzinie formowania się galaktyk, pokazując, że struktury, które obserwujemy w pobliskich galaktykach spiralnych i w naszej Drodze Mlecznej, istniały już 12 miliardów lat temu ”.

 Wielkim zaskoczeniem było odkrycie, że galaktyka ta jest w rzeczywistości dość podobna do pobliskich galaktyk, wbrew wszelkim oczekiwaniom z modeli i wcześniejszych, mniej szczegółowych obserwacji” - dodał Filippo Fraternali, profesor astronomii z Kapteyn Astronomical Institute na Uniwersytecie w Groningen. z siedzibą w Holandii.

Jednak Rizzo i jej koledzy zauważają również, że chociaż SPT0418-47 ma dysk i inne cechy, które przypominają dzisiejsze dojrzałe galaktyki spiralne, spodziewają się, że galaktyka ta wyewoluowała w galaktykę znacznie różniącą się od Drogi Mlecznej. W rzeczywistości teoretyzują, że jest bardziej prawdopodobne, że SPT0418-47 przypomina dzisiejszą galaktykę eliptyczną bardziej niż spiralę.