Το JWST αποκαλύπτει τον ασυνήθιστο γαλαξία «μέδουσες» και τον πρώιμο σχηματισμό αστεριών

Ο εν λόγω γαλαξίας μεδουσών. Οι διακεκομμένοι κύκλοι σηματοδοτούν τις τέσσερις εξωεπίπεδες πηγές που εντοπίζονται στην ουρά του γαλαξία. Credit:The Astrophysical Journal

Οι αστρονόμοι που χρησιμοποιούν το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb ανακάλυψαν έναν σπάνιο γαλαξία μεδουσών 8,5 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη, προσφέροντας μια παρθένα ματιά στο πώς τα κοσμικά περιβάλλοντα έκλεισαν βίαια τον σχηματισμό άστρων. Με την επίσημη ονομασία COSMOS2020-635829, αυτό το μακρινό σύστημα αμφισβητεί τα καθιερωμένα χρονοδιαγράμματα αποδεικνύοντας ότι τα αρχαία σμήνη γαλαξιών ήταν ήδη αρκετά εχθρικά ώστε να πνίξουν τον σχηματισμό άστρων στους γαλαξίες που κατοικούν.

Οι γαλαξίες των μεδουσών ορίζονται από μακρά, συνεχόμενα ρεύματα αερίων και αστεριών που μοιάζουν με πλοκάμια. Αυτές οι δομές αναδύονται μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται απογύμνωση ram-pressure stripping. Όταν ένας γαλαξίας κινείται γρήγορα μέσα από το πυκνό, υπερθερμασμένο αέριο ενός μεγαλύτερου σμήνους γαλαξιών, ο αντίθετος άνεμος που προκύπτει εξαναγκάζει φυσικά το εσωτερικό αέριο σχηματισμού αστεριών του γαλαξία προς τα έξω και σχηματίζει μυτερά νήματα.

Η παρατήρηση αυτού του φαινομένου τόσο βαθιά στην κοσμική ιστορία παρέχει ένα κομμάτι παζλ που λείπει για τους ερευνητές που προσπαθούν να καταλάβουν γιατί τόσοι πολλοί γαλαξίες στο σημερινό σύμπαν είναι νεκροί και χωρίς νέα αστέρια.

«Ψάχναμε έναν μεγάλο όγκο δεδομένων από αυτή την καλά μελετημένη περιοχή στον ουρανό με την ελπίδα να εντοπίσουμε γαλαξίες μεδουσών που δεν έχουν μελετηθεί στο παρελθόν», δήλωσε ο Δρ Ian Roberts, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο του Waterloo. "Από την αρχή της αναζήτησής μας για τα δεδομένα του JWST, εντοπίσαμε έναν μακρινό, χωρίς έγγραφα γαλαξία μεδουσών που προκάλεσε άμεσο ενδιαφέρον."

Οι ερευνητές αναφέρθηκαν πρόσφατα στην ανακάλυψή τους στο The Astrophysical Journal .

Το κύριο σώμα του COSMOS2020-635829 μοιάζει με έναν τυπικό, συμμετρικό γαλαξία δίσκων, αλλά φωτεινά μπλε συστάδες διακρίνονται στα ρέματα του. Αυτοί οι λαμπεροί κόμβοι περιέχουν εξαιρετικά νεαρά αστέρια που σχηματίστηκαν μέσα στο απογυμνωμένο αέριο, πολύ έξω από το κύριο γαλαξιακό σώμα. Λεπτομερή φασματικά δεδομένα δείχνουν ότι αυτοί οι εξωεπίπεδοι αστρικοί πληθυσμοί είναι ηλικίας μικρότερης των 100 εκατομμυρίων ετών.

Αυτές οι αστρικές συστάδες είναι εκπληκτικά ογκώδεις, περιέχοντας περίπου 100 εκατομμύρια φορές τη μάζα του ήλιου μας. Σχηματίζουν ενεργά νέα αστέρια με ρυθμό 0,1 έως 1 ηλιακή μάζα ετησίως, μετατρέποντας ουσιαστικά αρκετό ακατέργαστο αέριο για να σχηματίσει ένα νέο αστέρι στο μέγεθος του Ήλιου μας κάθε ένα έως δέκα χρόνια. Ενώ αυτό το ξαφνικό κύμα γέννησης αστεριών φωτίζει τα πλοκάμια, ο κεντρικός γαλαξίας χάνει ταυτόχρονα το ζωτικό αέριο που χρειάζεται για να συνεχίσει να αναπτύσσεται.

Οι επακόλουθες παρατηρήσεις με το Παρατηρητήριο Διδύμων απέδειξαν ότι αυτοί οι λαμπεροί κόμβοι είναι πραγματικά εκεί. Μια ουρά ιονισμένου αερίου τους συνδέει με τον γαλαξία. Αυτό επιβεβαιώνει ότι ολόκληρο το σύστημα ταξιδεύει μαζί στο διάστημα, αντί να βομβαρδίζει μόνο το ένα το άλλο από διαφορετικές αποστάσεις.

Το COSMOS2020-635829 απεικονίζεται στα 4 φίλτρα JWST που χρησιμοποιούνται σε αυτό το έργο μαζί με την εικόνα RGB στα δεξιά. Credit:The Astrophysical Journal

Η τελική μοίρα αυτών των πλοκαμιών παραμένει, ωστόσο, ένα μυστήριο. Αυτές οι πρόσφατα σφυρηλατημένες αστρικές συστάδες μπορεί τελικά να χάσουν την ορμή και να πέσουν ξανά στον κύριο γαλαξιακό δίσκο. Εναλλακτικά, θα μπορούσαν να αποκολληθούν εξ ολοκλήρου, είτε διασκορπιζόμενοι για να δημιουργήσουν μια αμυδρή λάμψη ενδοσυστάδας φωτός είτε επιζώντας ως παράξενοι νάνοι γαλαξίες με έλλειψη σκοτεινής ύλης που παρασύρονται μέσα από το κενό.

"Το γεγονός ότι ένας ενδιαφέροντος γαλαξίας όπως αυτός θα μπορούσε να βρεθεί με τόσο πρόχειρο τρόπο υποδηλώνει ότι θα είχε πραγματική αξία η πραγματοποίηση μιας πραγματικά συστηματικής αναζήτησης για αυτά τα είδη αντικειμένων", δήλωσε ο Roberts στο Live Science σε ένα email.

Επανεξετάζοντας το Πρώιμο Σύμπαν

JO204, ένα άλλο παράδειγμα «γαλαξία με μέδουσες». Πίστωση:Wikimedia Commons

Στο σύγχρονο σύμπαν, τα πυκνά σμήνη γαλαξιών είναι περίφημα εχθρικά περιβάλλοντα, συχνά γεμάτα με παλιούς, κόκκινους, «νεκρούς» γαλαξίες που έχουν σταματήσει τελείως να δημιουργούν αστέρια. Οι αστρονόμοι υποψιάζονταν εδώ και καιρό ότι φαινόμενα όπως η απογύμνωση με πίεση κριού βοηθούν στην εξόντωση αυτών των γαλαξιών στερώντας τους το καύσιμο που σχηματίζουν αστέρια. Ωστόσο, η εύρεση ενός γαλαξία μεδουσών σε μια εποχή που το σύμπαν ήταν μόλις το ένα τρίτο της τρέχουσας ηλικίας του είναι εξαιρετικά εκπληκτικό.

«Το πρώτο είναι ότι τα περιβάλλοντα των σμηνών ήταν ήδη αρκετά σκληρά για να απογυμνώσουν τους γαλαξίες και το δεύτερο είναι ότι τα σμήνη γαλαξιών μπορεί να αλλάξουν έντονα τις ιδιότητες των γαλαξιών νωρίτερα από το αναμενόμενο», σημείωσε ο Roberts σε μια δήλωση.

"Ένα άλλο είναι ότι όλες οι προκλήσεις που αναφέρονται μπορεί να έπαιξαν ρόλο στην οικοδόμηση του μεγάλου πληθυσμού νεκρών γαλαξιών που βλέπουμε στα σμήνη γαλαξιών σήμερα. Αυτά τα δεδομένα μας παρέχουν σπάνια εικόνα για το πώς μετασχηματίστηκαν οι γαλαξίες στο πρώιμο σύμπαν."

Επειδή αυτή η ανακάλυψη σηματοδοτεί την πιο μακρινή επιβεβαιωμένη ουρά ιονισμένου αερίου, οι ερευνητές τώρα αναζητούν περισσότερα παραδείγματα για να προσδιορίσουν την κοσμική τους σπανιότητα. Προς το παρόν, οι αστρονόμοι αναζητούν περισσότερο χρόνο με τηλεσκόπιο για να οξύνουν την άποψή τους για το COSMOS2020-635829 και να ψάξουν στα κοσμικά βάθη για άλλους του είδους του.