Astronomowie po raz pierwszy zauważyli gęsty rdzeń galaktyczny płonący światłem milionów nowonarodzonych gwiazd we wczesnym wszechświecie.
Odkrycie rzuca światło na to, jak galaktyki eliptyczne, duże, ubogie w gaz zgromadzenia starszych gwiazd, mogły po raz pierwszy powstać we wczesnym wszechświecie. To pytanie wymyka się astronomom od dziesięcioleci.
Zespół badawczy odkrył najpierw kompaktowy rdzeń galaktyczny, nazwany GOODS-N-774, na zdjęciach z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a. Późniejsze obserwacje z Kosmicznego Teleskopu Spitzera, Obserwatorium Kosmicznego Herschela i W.M. Obserwatorium Kecka pomogło uczynić to prawdziwe odkrycie naukowe.
Rdzeń powstał 11 miliardów lat temu, gdy wszechświat miał mniej niż 3 miliardy lat. Chociaż była to tylko ułamek wielkości Drogi Mlecznej, w tym czasie zawierała już ponad dwa razy więcej gwiazd niż nasza galaktyka.
Symulacje teoretyczne sugerują, że gigantyczne galaktyki eliptyczne formują się od wewnątrz, z dużym rdzeniem zaznaczającym pierwsze etapy formowania. Ale większość poszukiwań tych rdzeni formujących była pusta, co czyni tę pierwszą obserwację i fenomenalnym odkryciem.
„Naprawdę nie widzieliśmy procesu formacji, który mógłby stworzyć rzeczy tak gęste” - wyjaśniła w komunikacie prasowym główna autorka Erica Nelson z Yale University. „Podejrzewamy, że ten proces formowania rdzenia jest zjawiskiem unikalnym dla wczesnego wszechświata, ponieważ wczesny wszechświat jako całość był bardziej zwarty. Dziś wszechświat jest tak rozproszony, że nie może już tworzyć takich obiektów. ”
Oprócz określenia wielkości galaktyki na podstawie zdjęć Hubble'a, zespół przekopał się do zarchiwizowanych zdjęć w dalekiej podczerwieni od Spitzera i Herschela, aby obliczyć, jak szybko zwarta galaktyka tworzy gwiazdy. Wydaje się, że wytwarza 300 gwiazd rocznie, czyli 30 razy więcej niż Droga Mleczna.
Szalona formacja gwiazd prawdopodobnie występuje, ponieważ jądro galaktyczne formuje się głęboko w studni grawitacyjnej ciemnej materii. Jego niezwykle wysoka masa stale wciąga gaz, ściskając go i wywołując powstawanie gwiazd.
Ale te wybuchy gwiazd tworzą pył, który blokuje światło widzialne. To pomaga wyjaśnić, dlaczego astronomowie nie widzieli wcześniej tak odległego jądra, ponieważ można było je łatwo pominąć w poprzednich badaniach.
Zespół uważa, że wkrótce po tym, jak widzimy wczesny okres czasu, jądro przestało tworzyć gwiazdy. Prawdopodobnie następnie połączyło się z innymi mniejszymi galaktykami, aż przekształciło się w znacznie większą galaktykę, podobną do bardziej masywnych i uspokojonych galaktyk eliptycznych, które widzimy dzisiaj.
„Myślę, że nasze odkrycie rozwiązuje kwestię, czy ten sposób budowania galaktyk rzeczywiście się wydarzył, czy nie” - powiedział współautor Pieter van Dokkum z Uniwersytetu Yale. „Pytanie brzmi, jak często to się zdarzało?”
Zespół podejrzewa, że inne rdzenie galaktyczne są obfite, ale ukryte za własnym pyłem. Przyszłe teleskopy w podczerwieni, takie jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, powinny być w stanie znaleźć więcej tych wczesnych obiektów.
Artykuł został opublikowany 27 sierpnia w Nature i jest dostępny online.
