Masszív, 13 milliárd éves galaxisokat találtak a James Webb űrtávcsővel
Hat nagy tömegű galaxisjelöltet találtak kutatók a James Webb űrteleszkóppal, amiket az univerzum hajnalán, 500-700 millió évvel az ősrobbanás utáni állapotukban figyeltek meg. Ha ezt az űrtávcső jövőbeli méréseivel sikerül megerősíteni, az arra utalna, hogy az első masszív galaxisok már viszonylag korán megjelentek.
Ivo Labbé, a melbourne-i Swinburne Műszaki Egyetem asztrofizikusának és kollégáinak szerdán a Nature-ben publikált felfedezése azért lehet áttörő, mert az azonosított galaxisjelöltek sokkal nehezebbek, mint amire korábbi vizsgálatokból számítani lehetett. Mindegyikük tömege meghaladja a 10 milliárd (1010) naptömeget, az egyik pedig akár a 100 milliárd (1011) naptömeget is elérheti. Összehasonlításul saját galaxisunk, a Tejútrendszer nagyjából 1 billió, vagyis 1000 milliárd (1012) naptömegű, és 100-500 milliárd csillagnak ad otthont.
Az eredményeket Kun Emma, a CSFK Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézetének kutatója kommentálta Qubitnek, aki nagy energiájú neutrínókkal, aktív galaxismagokkal és szupernagy tömegű fekete lyukakkal foglalkozik. Kun szerint a mérések jelentőségét az adja, hogy segítségükkel csillagfejlődési modellek tesztelésére és kalibrálására lesz lehetőség, ami alapján jobban megérthetjük majd a korai csillagfejlődést távoli galaxisokban, de a távoli masszív galaxisok megfigyelése a központi fekete lyukak fejlődését leíró elméletek fejlesztésére és kiegészítésére is lehetőséget ad.
A mérések a James Webb űrtávcső (JWST) kezdeti tudományos programja során, az elektromágneses spektrum közeli infravörös tartományában dolgozó NIRCam műszerrel készültek. Az, hogy a teleszkóp infravörösben kémleli a távoli kozmoszt, nem véletlen. A fény (elektromágneses sugárzás) hullámhossza a világegyetem tágulásával növekszik, ami kozmológiai távolságokra található objektumok vöröseltolódásához vezet.
A hat galaxisjelölt a kutatók adatai szerint 7,4-9,1 közötti vöröseltolódás értékkel (z) rendelkeznek, azaz úgy látjuk őket, ahogy a 13,78 milliárd évvel ezelőtti ősrobbanás után 500-700 millió évvel ezelőtt kinéztek. Korábbi vizsgálatok hasonlóan masszív galaxisokat 1 milliárd évvel az ősrobbanás után azonosítottak, de a kutatók szerint technikai okokból nehéz volt ennél korábbra visszatekinteni. Most a JWST-vel összesen 13 korai galaxisjelöltre bukkantak, melyek közül 6 bizonyult 10 milliárd naptömegnél nagyobbnak.
A magyar kutató elmondta, hogy a galaxisok fejlődésének elmélete hierarchikus, azaz a sok, távoli, kis tömegű és kék galaxisból lesz kevés, közelebbi, masszív és vörösebb galaxis, ahol a színek a vöröseltolódás korrigálása után, a galaxis rendszerében értelmezendők. A mérések megbízhatóságáról Kun elmondta: „A JWST-vel készült eredmények alapvetően megbízhatók, viszont ahogyan a szerzők korrekt módon le is írják, a végleges következtetésekhez további mérések szükségesek. Például a galaxistömegekre és vöröseltolódásokra mediánértékeket fogadtak a szerzők. A tömeg-fényesség arány korrekt meghatározása általában, közelebbi galaxisokra is sokszor nehézkes, mivel az nagyban függ a galaxist alkotó csillagpopulációk korától és fémességétől, tehát ezeket jól kell ismerni.”
A csillagász szerint „az viszont biztos, hogy a kutatók valami egészen érdekeset találtak a nagy vöröseltolódású masszív galaxisok háza táján”. Kun úgy véli, hogy a JWST-vel felfedezett galaxispopuláció eleve túl halvány ahhoz, hogy a Hubble vagy a Spitzer űrtávcső megpillanthassa. Másrészt a 7,4 és 9,1 vöröseltolódások között talált 6 darab, 1010 naptömeg feletti galaxis sokkal vörösebb, és a galaxisok színképtípusai (spektrális energiaeloszlásuk) is minőségileg tér el a Hubble űrteleszkóp által látott, hasonlóan nagy vöröseltolódásnál található galaxisokéhoz képest.
Labbé és munkatársai szerint a megfigyelések valódi magyarázata két, általuk extrémnek nevezett interpretáció között lehet. Az egyik szerint a korai univerzumban a legmasszívabb galaxisokban található meg a teljes csillagtömeg nagy része, ami egybevág egyes, nagy elliptikus galaxisokon végzett megfigyelésekkel, és azok középső régiói a világegyetem legősibb csillagainak adnak otthont. A másik lehetőség, hogy a látszólagos tömegük 10–100-szor nagyobb a valódinál, amit például a középpontjukban található halvány, szupermasszív fekete lyukak által hajtott aktív galaxismagok idézhetnek elő.
A kutatók azt állítják, a legvalószínűbb, hogy megfigyeléseik részben aktív galaxismagokat vagy más egzotikus hatásokat tükröznek, részben pedig valóban ezeknek a korai galaxisoknak a nagy tömegére utalnak. A választ a James Webb űrtávcső NIRSpec műszerével végzett mérések hozhatják majd el, ami közeli infravörös tartományú spektroszkópiai vizsgálatokkal pontosabb vöröseltolódás- és tömegértékeket tud majd a hat galaxisjelölthöz rendelni.
Kapcsolódó cikkek a Qubiten:
