Недавні спостереження, проведені за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST), показали, що перші галактики у Всесвіті були далекі від акуратних структур, які ми бачимо сьогодні. Натомість ці ранні галактики були бурхливими, хаотичними згустками газу, які переживали періоди інтенсивного зореутворення та були під впливом швидко зростаючих надмасивних чорних дір. Це малює яскраву картину «безладної ери» в космічній історії.
Спостереження галактик в епоху космічної зорі
Команда астрономів під керівництвом Лоли Данхейв з Кембриджського університету використовувала інструмент JWST NIRCam для вивчення 272 малих галактик, які датуються від 800 мільйонів до 1,5 мільярдів років після Великого вибуху. Світлу від цих далеких галактик потрібні були мільярди років, щоб досягти нас, створюючи унікальне вікно в ранні стадії Всесвіту — період, відомий як Космічний світанок (від 50 мільйонів до 1 мільярда років після Великого вибуху), який передував космічному полудню (від 2 до 3 мільярдів років після Великого вибуху), коли зореутворення досягло свого піку.
Турбулентна природа ранніх галактик
Спостереження показали, що, на відміну від плавно обертових дисків газу та зірок, поширених у сусідніх галактиках, рух газу в цих ранніх галактиках був турбулентним. Замість того, щоб обертатися навколо своїх центрів упорядкованими потоками, газ плив у кількох напрямках, створюючи хаотичні вихори, ударні хвилі та нерегулярні накопичення речовини. Команда описала ці ранні галактики як такі, що знаходяться на «зорі дисків», переживаючи багато фаз нестабільності, перш ніж осісти в упорядкованих структурах, які ми бачимо сьогодні.
Фактори, що сприяють хаосу
Кілька факторів сприяли такому бурхливому стану:
- Інтенсивне зореутворення: Новонароджені зірки, як і новонароджені люди, можуть бути непередбачуваними. Ці молоді зірки випромінювали потужні зоряні вітри та спалахи високоенергетичного випромінювання, руйнуючи навколишні газові хмари, в яких вони утворювалися.
- Більш щільний міжгалактичний газ: Оскільки Всесвіт розширювався після Великого вибуху, незадовго до космічного полудня він був меншим і щільнішим місцем. Це означало, що більше міжгалактичного газу надходило в ранні галактики, ще більше посилюючи турбулентність.
- Надмасивні чорні діри: Надмасивні чорні діри в центрах цих галактик активно споживали газ, виділяли речовину та радіацію, сприяючи хаотичному середовищу.
- Менший розмір: порівняно з галактиками сучасного Всесвіту ці ранні галактики були відносно невеликими (від 100 до 10 мільярдів мас нашого Сонця), що означало, що такі події, як спалахи зореутворення та активність чорних дір, мали непропорційно більший вплив на їхню стабільність.
Винятки та майбутні дослідження
Хоча більшість галактик у дослідженні демонстрували турбулентну поведінку, деякі демонстрували ознаки попередньої стабільності та, як правило, були більшими та, можливо, більш стабільними. Ці спостереження значною мірою підтверджують передбачення існуючих моделей еволюції галактик, зміцнюючи зв’язок між спостереженнями та теорією.
Данхейв та її колеги планують поєднати свої спостереження іонізованого водню з майбутніми спостереженнями холодного газу та пилу, що дасть більш повне розуміння структури та еволюції цих ранніх галактик. * «Отримавши більше даних, ми зможемо простежити, як ці турбулентні системи виросли і перетворилися на витончені спіралі, які ми бачимо сьогодні», — пояснює Сандро Такчелла, співавтор дослідження. Нові дані відкриють більше інформації про структуру та шляхи еволюції цих древніх планет, що утворюють галактики.
Це дослідження надає цінну інформацію про динамічні та часто хаотичні умови, які характеризували ранній Всесвіт, і підкреслює вирішальну роль, яку відіграє JWST у розкритті таємниць космічної еволюції.
