Астрономи су идентификовали спиралну галаксију која изгледа запањујуће слично Млечном путу у периоду Универзума када се није очекивало да такви организовани системи постоје. Два истраживача у Индији уочила су ову необично развијену галаксију само 1,5 милијарди година након Великог праска, што је време које доводи у питање давно утврђене идеје о расту галаксије.
НАСА-ин свемирски телескоп Џејмс Веб (ЈВСТ), који може да открије изузетно слабу и удаљену светлост, омогућио је ово откриће. Својом моћном инфрацрвеном визијом, истраживачи Раши Џаин и Јогеш Вададекар приметили су систем који веома личи на Млечни пут, иако је настао када је Универзум био отприлике десетина његове садашње старости. Назвали су галаксију Алакнанда, инспирисану хималајском реком која је један од два истока Ганге поред Мандакини, име које је такође реч на хиндију за Млечни пут.
Овај рад је обављен у Националном центру за радио астрофизику Института за фундаментална истраживања Тата (НЦРА-ТИФР) у Пуни, Индија, а резултати се појављују у европском часопису Астрономија и астрофизика.
Зашто ова галаксија не би требало да постоји тако рано
Астрономи обично очекују да ће ране галаксије изгледати хаотично и неправилно, а не структурирано и стабилно. Сматра се да је класичним спиралним галаксијама са два добро обликована крака (позната као спирала ‘великог дизајна’) потребно неколико милијарди година да би се у потпуности развиле. Формирање такве галаксије укључује споро, стабилно накупљање гаса, таложење тог гаса у ротирајући диск и појаву таласа густине који обликују спиралне кракове. Поврх тога, систем мора да избегава велике колизије које би могле да поремете или униште његову деликатну структуру.
Алакнанда се уопште не уклапа у овај образац. Већ приказује два истакнута, широка крака који окружују сјајну централну избочину, која се протеже на око 30.000 светлосних година. Такође формира звезде изузетним темпом, стварајући еквивалентну масу од око 60 Сунаца сваке године. Та стопа је око 20 пута бржа од данашњег Млечног пута. Чини се да се отприлике половина звезда у Алакнанди формирала за само 200 милиона година, што је изузетно брзо у космичким временским размацима.
„Алакнанда има структурну зрелост коју повезујемо са галаксијама које су милијарде година старије“, каже Раши Џаин. „Проналажење тако добро организованог спиралног диска у овој епохи нам говори да физички процеси који покрећу формирање галаксија – акреција гаса, таложење диска и вероватно развој спиралних таласа густине – могу да раде много ефикасније него што тренутни модели предвиђају. То нас тера да поново размислимо о нашем теоријском оквиру.“
Како је гравитационо сочиво помогло да се открије Алакнанда
Алакнанда се појављује у правцу масивног галактичког јата познатог као Абел 2744, или Пандорино јато. Гравитација јата савија и појачава светлост из галаксија иза њега, ефекат који се назива гравитационо сочиво. Ово природно увећање учинило је да Алакнанда изгледа двоструко светлије, дајући ЈВСТ-у јаснији поглед на његову спиралну структуру.
Да би проучили галаксију у дубину, Јаин и Вададекар су прегледали ЈВСТ слике снимљене кроз до 21 различит филтер, од којих је сваки ухватио посебан део њене светлости. Ова запажања, део ЈВСТ-ових истраживања УНЦОВЕР и МегаСциенце, омогућила су истраживачима да одреде удаљеност до галаксије, количину прашине у њој, колико је звезда формирала и како се њена стопа формирања звезда мењала током времена са необичном прецизношћу.
Универзум који је растао брже него што се очекивало
ЈВСТ је већ открио неколико изненађујуће зрелих диск галаксија на великим удаљеностима, али Алакнанда се истиче као један од најјаснијих раних примера класичне спирале великог дизајна (галаксија са два добро дефинисана, симетрична крака). Његово постојање доприноси растућим доказима да је рани Универзум био далеко напреднији него што су научници некада мислили.
„Алакнанда открива да је рани Универзум био способан за много брже склапање галаксија него што смо очекивали“, каже Јогеш Вададекар. „Ова галаксија је некако успела да споји десет милијарди соларних маса звезда и организује их у прелеп спирални диск за само неколико стотина милиона година. То је изузетно брзо по космичким стандардима и приморава астрономе да преиспитају како се галаксије формирају.“
Истраживачи сада желе да схвате шта је створило Алакнандине спиралне кракове. Једна идеја је да стални приливи хладног гаса омогућавају таласима густине да природно обликују руке. Друга могућност је да је мања галаксија пратилац прошла довољно близу да покрене спирални образац, иако такве плимне спирале обично брзо бледе. Накнадна запажања помоћу ЈВСТ-ових спектроскопских инструмената или Атацама Ларге Миллиметер Арраи (АЛМА) у Чилеу могла би открити да ли се диск ротира глатко (динамички „хладно“) или показује знаке турбуленције (динамички „вруће“), пружајући назнаке за његово формирање.
Шта ово откриће значи за разумевање космичке историје
Алакнанда је више него импресивна слика из далеке прошлости. Његово присуство приморава астрономе да поново процене временску линију космичке еволуције, укључујући како су звезде, галаксије и на крају планете попут Земље настале. Ако су галаксије могле да се организују овако брзо, онда је рани Универзум био далеко активније и продуктивније окружење него што се раније претпостављало, што је потенцијално дозвољавало планетарним системима да се појаве раније него што се очекивало.
Како ЈВСТ наставља да се гура дубље у простор и време, вероватно ће се наћи још галаксија попут Алакнанде, од којих свака нуди нови увид у то колико је брзо рани Универзум изградио сложене структуре.
Постојање Алакнанде јача тврдњу да је млади Универзум био способан да формира стабилне системе којима доминирају дискови много раније него што су научници веровали, што га чини једном од најудаљенијих спиралних галаксија великог дизајна икада идентификованих.
