Rekordní „mrtvá“ galaxie objevená JWST žila rychle a zemřela mladá v raném vesmíru
Pomocí James Webb Space Telescope (Jwst), astronomové našli doposud nejvzdálenější (a tedy nejdříve) masivní „mrtvou“ galaxii. Objev naznačuje, že galaxie „umíraly“ mnohem dříve ve vesmíru, než se dříve věřilo.
„Smrt“ pro galaxii odkazuje na zpomalení nebo dokonce zastavení intenzivní hvězdné formace, která zabrání růstu galaxie. Takové mrtvé galaxie jsou formálně označovány jako „klidové“ nebo „uhasit“. Brzy mrtvé galaxie viděné JWST byly označovány jako „červené a mrtvé“ galaxie kvůli jejich nedostatku masivních horkých mladých modrých hvězd a jejich hojnosti starých malých červených hvězd. Byli také dabováni „malé červené tečky“ kvůli jejich vzhledu na obrázcích JWST.
Světlo z této nové rekordní galaxie, označené Rubies-Uds-qg-Z7, cestuje k nám 13 miliard let, což znamená, že to JWST viděl, protože to bylo jen 700 milionů let poté Velký třesk. Díky tomu je první tzv. Masivní klidová galaxie (MQG), která byla vidět v dětství 13,8 miliardy letého vesmíru.
„Objevili jsme galaxii, která vytvořila 15 miliardkrát větší než hmotnost Slunce ve hvězdách a poté přestala vytvářet hvězdy, než byl vesmír starý jen 700 milionů let,“ řekla členka týmu Andrea Weibel z Ženevské univerzity (Unige) astronomy. „Díky tomu je Rubies-Uds-QG-Z7 nejvzdálenější masivní klidovou galaxií, která je dosud známa.“
Objev může zpochybnit naše modely toho, jak se galaxie vyvíjejí – a nakonec přestanou růst – kvůli zastavení narození hvězd.
„Pozorování znamená, že některé galaxie přestaly vytvářet hvězdy, když vesmír byl starý jen 700 milionů let,“ řekl Weibel. „Dosud modely a simulace obsahují jen velmi málo takových objektů, více než 100krát méně než existence rubínů-ud-qg-z7 naznačuje. To znamená, že fyzické procesy a mechanismy, které regulují tvorbu hvězd a jeho ukončení v galaxiích v raném vesmíru, mohou být znovu uveden.“
Žít rychle; zemřít mladý.
Klidné galaxie jsou běžné okamžitě Mléčná dráha. To se očekává, protože čím dál vypadáme, tím dále v čase cestujeme. Místní masivní galaxie tedy měly spoustu času na začátku formování hvězd, růst na ohromné masy a poté vyčerpaly plyn a prach potřebný pro hvězdnou konstrukci, čímž se zhaslili. Měli bychom očekávat, že budou mít stále vzdálenější galaxie, které si budou stále užívat jejich mládí s hvězdami.
Jak JWST zkoumal dále a dále v čase, objevil dříve a dřívější MQGS. Několik z těchto červených a mrtvých galaxií bylo nalezeno již 1,2 miliardy let po Velkém třesku. Objevené jako součást „Červeného neznámého: jasného infračerveného extragalaktického průzkumu“ nebo Rubies, Program, Rubies-Uds-QG-Z7, tlačí detekci MQG zpět o dalších 500 milionů let.
„Masivní galaxie pozorované na začátku vesmíru měly jen velmi omezené množství času na vytvoření svých hvězd. To znamená, že se musely vytvořit rychle a efektivně, což nám pomáhá omezit a v některých případech dokonce zpochybnit teorie a modely tvorby a růstu galaxií,“ řekl Weibel. „Rubies-Uds-QG-Z7 je však nejen masivní, ale již přestal vytvářet hvězdy 50 až 100 milionů let, než to pozorujeme, zatímco normální galaxie v těchto epochách stále vytvářejí svou hvězdnou hmotu prostřednictvím formace hvězd.“
Weibel vysvětlil, že hmotnost rubínů-uds-qg-z7 a jeho rekonstruovaná formační historie naznačují relativně efektivní tvorbu hvězd pro galaxii. To přímo nezpochybňuje stávající modely formace hvězd.
„Galaxie je velmi kompaktní a může být příkladem předmětu, kde se hodně plynu a prachu – palivo tvorby hvězd – zhroutí a sestavuje do malého objemu, kde se hvězdy mohou rychle a efektivně tvořit po delší dobu, nebo ve více výbuchtech,“ řekl Weibel. „To, co dělá Rubies-Uds-QG-Z7 vyniknout, je to, že přestal vytvářet hvězdy tak brzy.“
Tento MQG může vyčnívat z malých červených teček, které JWST viděl jiným způsobem než jeho rychlá smrt.
„Na obrázcích JWST se Rubies-Uds-QG-Z7 podobaly objektům pojmenovaným Little Red Dots, které byly objeveny s JWST,“ řekl Weibel. „Mnoho z těchto objektů se ukázalo, že mají silné emisní linie a/nebo vykazovaly známky aktivních galaktických jádra (AGN). Ale alespoň dobrá část světla, které pozorujeme z malých červených teček Černé díryspíše než hvězdy. “
Weibel však dodal, že Rubies-Uds-QG-Z7 nevykazuje žádné známky AGN, což znamená, že jeho světlo pochází zcela z hvězd, nikoli z násilných podmínek kolem krmení černé díry.
„To pak znamená jeho poměrně vysokou hmotu a svou klidu, která přišla jako velké překvapení,“ pokračoval Weibel. „Zatím jsme našli pouze jeden takový objekt ve všech datech JWST, které jsme zkoumali.“
Z toho tým vypočítal, že galaxie jako Rubies-UDS-QG-Z7 by měly představovat přibližně jednu z 1 milionu galaxií.
„To je však docela nejisté, protože nevíme, jaké štěstí jsme měli najít v malé skvrně oblohy, kterou jsme dosud naskenovali,“ řekl Weibel. „S doufáme, že mnoho dalších let, kdy JWST přijímá data, budeme moci hledat větší oblasti oblohy a získat lepší představu o tom, jak běžné galaxie jako Rubies-Ugd-QG-Z7 jsou vlastně.“
Provedení zobrazování této galaxie s vyšším rozlišením a hlubší spektroskopií by mohlo odhalit hojnost různých prvků, což by pomohlo lépe omezit historii tvorby rubies-Uds-QG-Z7.
„V nadcházejícím cyklu 4 pozorování JWST získáme více údajů o této galaxii. Konkrétně spektroskopie s vyšším rozlišením,“ řekl Weibel.
JWST může potřebovat pomocnou ruku ke studiu rubies-uds-qg-z7 z největšího projektu Radio Tescope Earth, velkého milimetru/submillimetru Atacama (Alma), která se skládá ze 66 antén nasazených v pouštní oblasti Atacama v severním Chile.
„Data z dalekohledu Alma při delších vlnových délkách světla nám mohou poskytnout přímý vhled do obsahu plynu a prachu v galaxii, který úzce souvisí s jeho minulou a budoucí historií formace hvězd,“ řekl Weibel.
Výzkum týmu byl zveřejněn 1. dubna v Astrofyzikální časopis.
