Galaksije su imale „debelu fazu“ – JWST je upravo otkrio kako su „smršale“

JWST, svemirski teleskop James Webb, otvorio je astronomima novi pogled na istoriju galaksija, poput našeg Mlečnog puta.

Analizom 111 galaksija koje posmatramo sa strane, istraživači su otkrili da galaksije nastaju u dve glavne faze: prvo se formira rani, haotični debeli disk, a zatim mirniji, tanki disk unutar njega. Ovaj obrazac primećen je čak i u galaksijama udaljenim 10 milijardi svetlosnih godina. Nalazi ukazuju na to da slojevita struktura Mlečnog puta nije jedinstvena, već deo šireg galaktičkog trenda, što nam daje novi uvid u to kako galaksije evoluiraju, stvaraju zvezde i možda čak oblikuju elemente ključne za život, poput kiseonika i ugljenika.

Disk galaksije i njihovi fosilni zapisi

Mnoge galaksije, uključujući i našu Mlečnu stazu, imaju upečatljivu strukturu: ravan, rotirajući disk sastavljen od zvezda. Ovi zvezdani diskovi obično se sastoje iz dva glavna dela. Tanki disk sadrži mlađe zvezde bogate teškim elementima poput kiseonika i ugljenika, dok debeli disk sadrži starije, primitivnije zvezde. Ove komponente deluju kao kosmički fosili, čuvajući tragove o tome kako galaksije rastu, formiraju zvezde i stvaraju elemente neophodne za život.

Do skoro, naučnici su mogli da vide ove dvoslojne diskove samo u Mlečnom putu i nekoliko nama bliskih galaksija. Prethodni teleskopi nisu bili dovoljno moćni da bi uočili tanke ivice udaljenih galaksija iz bočne perspektive.

Sve se to promenilo lansiranjem teleskopa Džejms Veb 2021. godine – najnaprednijeg i najosetljivijeg svemirskog teleskopa do sada.

JWST: Galaktičko istraživanje kroz vreme

Sada je međunarodni tim astronoma analizirao 111 galaksija snimljenih sa strane pomoću JWST-a. Ova perspektiva omogućila im je da jasno vide vertikalnu strukturu dalekih galaksija i identifikuju i tanke i debele diskove.

Takafumi Cukui (nekada sa Australijskog nacionalnog univerziteta, a sada sa Univerziteta Tohoku), vođa istraživačkog tima, kaže da je posmatranje dalekih galaksija poput korišćenja vremenske mašine – pruža uvid u to kako su galaksije tokom kosmičke istorije formirale svoje diskove.

„Zahvaljujući oštroj rezoluciji JWST-a, uspeli smo da identifikujemo tanke i debele diskove u galaksijama van našeg lokalnog univerzuma, pa čak i onima udaljenim 10 milijardi godina svetlosti.“

Istraživanje je otkrilo dosledan obrazac: u ranom svemiru više galaksija je imalo samo debeli disk, dok su se u kasnijim epohama sve više galaksija pojavljivale sa dodatnim tankim diskom. Ovo sugeriše da galaksije najpre formiraju debeli disk, a potom unutar njega tanki. U većim galaksijama, tanki disk se formirao ranije, piše SciTechDaily.

Vremenska linija formiranja diskova

Studija procenjuje da se tanki disk u galaksijama veličine Mlečne staze formirao pre oko 8 milijardi godina. Ova procena se poklapa sa starošću zvezda u našoj galaksiji, čija se starost može direktno meriti.

Kako bi bolje razumeli sekvencijalnu formaciju diskova i vremenski okvir, tim je pored zvezdane strukture proučavao i kretanje gasa – sirovog materijala od kog nastaju zvezde – koristeći podatke sa ALMA teleskopa i zemaljskih opservatorija. Ova zapažanja podržavaju sledeći model formacije:

• U ranom svemiru, galaktički diskovi su bogati gasom i veoma turbulentni
• Intenzivno formiranje zvezda u tim turbulentnim diskovima stvara debele zvezdane diskove
• Kako se razvijaju, zvezdani diskovi stabilizuju gas i umanjuju turbulenciju
• Kada se disk smiri, unutar debelog diska nastaje tanki zvezdani disk
• Veće galaksije efikasnije pretvaraju gas u zvezde, pa ranije formiraju tanke diskove

Jesmo li tipični? Šta nam JWST otkriva

Cukui ističe da slike koje je pružio JWST pomažu da se odgovori na jedno od najvećih pitanja u astronomiji: da li je formiranje naše galaksije bilo uobičajeno ili jedinstveno?

„JWST nam je otvorio prozor ka galaksijama koje liče na ranu fazu Mlečne staze, donoseći dragocene uvide iz udaljenih delova svemira.“