Nedávná pozorování provedená vesmírným dalekohledem Jamese Webba (JWST) ukázala, že první galaxie ve vesmíru byly daleko od úhledných struktur, které dnes vidíme. Místo toho byly tyto rané galaxie turbulentní, chaotické shluky plynu, které zažívaly období intenzivní tvorby hvězd a byly ovlivněny rychle rostoucími supermasivními černými dírami. To vykresluje živý obraz „éry nepořádku“ v historii vesmíru.
Pozorování galaxií v éře kosmického úsvitu
Tým astronomů vedený Lolou Dunhaveovou z University of Cambridge použil přístroj NIRCam JWST ke studiu 272 malých galaxií datovaných od 800 milionů do 1,5 miliardy let po Velkém třesku. Světlu z těchto vzdálených galaxií trvalo miliardy let, než se k nám dostalo, a poskytlo tak jedinečné okno do raných fází vesmíru – období známého jako Kosmický úsvit (50 milionů až 1 miliarda let po Velkém třesku), které předcházelo Kosmickému poledni (2 až 3 miliardy let po Velkém třesku), kdy tvorba hvězd dosáhla svého vrcholu.
Turbulentní povaha raných galaxií
Pozorování ukázala, že na rozdíl od plynule rotujících disků plynu a hvězd běžných v blízkých galaxiích byl pohyb plynu v těchto raných galaxiích turbulentní. Místo toho, aby se plyn točil kolem jejich středů v uspořádaných tocích, proudil více směry a vytvářel chaotické víry, rázové vlny a nepravidelné nahromadění hmoty. Tým popsal tyto rané galaxie jako na „úsvitu disků“, které zažívaly mnoho fází nestability, než se usadily v uspořádaných strukturách, které dnes vidíme.
Faktory přispívající k chaosu
K tomuto turbulentnímu stavu přispělo několik faktorů:
- Intenzivní tvorba hvězd: Novorozené hvězdy, stejně jako novorození lidé, mohou být nepředvídatelné. Tyto mladé hvězdy vyzařovaly silné hvězdné větry a záblesky vysokoenergetického záření, které ničily okolní plynová mračna, ve kterých se vytvořily.
- Hustší mezigalaktický plyn: Protože se vesmír od velkého třesku rozpíná, bylo těsně před kosmickým polednem menším a hustším místem. To znamenalo, že do raných galaxií se řítilo více mezigalaktického plynu, což dále podporovalo turbulence.
- Supermasivní černé díry: Supermasivní černé díry v centrech těchto galaxií aktivně spotřebovávaly plyn, vylučovaly hmotu a záření, což přispívalo k chaotickému prostředí.
- Menší velikost: Ve srovnání s galaxiemi v moderním vesmíru byly tyto rané galaxie relativně malé (100 milionů až 10 miliardkrát hmotnější než naše Slunce), což znamenalo, že události jako výbuchy tvorby hvězd a aktivita černých děr měly nepoměrně větší dopad na jejich stabilitu.
Výjimky a budoucí výzkum
Ačkoli většina galaxií ve studii vykazovala turbulentní chování, některé vykazovaly známky dřívější stability a měly tendenci být větší a možná stabilnější. Tato pozorování do značné míry potvrzují předpovědi existujících modelů vývoje galaxií a posilují spojení mezi pozorováním a teorií.
Dunhave a její kolegové plánují spojit svá pozorování ionizovaného vodíku s nadcházejícími pozorováními studeného plynu a prachu, což poskytne úplnější pochopení struktury a vývoje těchto raných galaxií. „S více daty budeme schopni vysledovat, jak tyto turbulentní systémy rostly a staly se půvabnými spirálami, které vidíme dnes,“ vysvětluje Sandro Tacchella, spoluautor studie. Nová data odhalí více informací o struktuře a evolučních cestách těchto starověkých planet tvořících galaxie.
Tento výzkum poskytuje cenné informace o dynamických a často chaotických podmínkách, které charakterizovaly raný vesmír, a zdůrazňuje kritickou roli, kterou JWST hraje při odhalování záhad kosmického vývoje.
