Ένας από τους πιο μακρινούς γαλαξίες που έχουν παρατηρηθεί ποτέ είναι πολύ πιθανό να περιστρέφεται, λένε οι αστρονόμοι. Μια διεθνής ομάδα με επικεφαλής τον Tsuyoshi Tokuoka του Πανεπιστημίου Waseda της Ιαπωνίας, ανακάλυψε την κίνηση χρησιμοποιώντας παρατηρήσεις από τη συστοιχία Atacama Large Millimetre/submillimeter Array (ALMA) στη Χιλή. Το αποτέλεσμα προσφέρει κρίσιμες νέες ιδέες για την εξέλιξη των νεοσχηματισθέντων γαλαξιών και θα μπορούσε να παρέχει χρήσιμη καθοδήγηση για επερχόμενες παρατηρήσεις με το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST).
Όταν άρχισαν να σχηματίζονται για πρώτη φορά οι γαλαξίες, το σύμπαν βρισκόταν στους «σκοτεινούς αιώνες» του – μια περίοδο που σχεδόν όλη η ύλη ήταν δροσερή και διαφανής. Καθώς η ύλη κατέρρευσε υπό τη βαρύτητα, σχηματίστηκαν γαλαξίες, ξεκινώντας τον σχηματισμό άστρων στα εκκολαπτόμενα γαλαξιακά κέντρα και πυροδοτώντας τη λεγόμενη «εποχή του επαναιονισμού» που τελείωσε τους σκοτεινούς αιώνες. Από εκεί, ο σχηματισμός αστεριών εξαπλώθηκε σε περιστρεφόμενους γαλαξιακούς δίσκους, όπου τώρα κατοικούν νεότερα αστέρια.
Οι αστρονόμοι έχουν ακόμα πολλά να μάθουν για τη φυσική που διέπει αυτούς τους αρχαίους γαλαξίες. Για να ρίξουν νέο φως σε αυτά τα ερωτήματα, συμπεριλαμβανομένης της προέλευσης της γαλαξιακής περιστροφής, ο Tokuoka και οι συνεργάτες του στράφηκαν σε παρατηρήσεις από το ALMA. Αυτό το όργανο έχει φέρει επανάσταση στην παρατήρηση μακρινών γαλαξιών με μεγάλη μετατόπιση προς το κόκκινο, λόγω της εντυπωσιακής χωρικής και συχνότητας ανάλυσης του.
Στην τελευταία μελέτη, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το ALMA για να μελετήσουν το MACS1149-JD1: έναν γαλαξία με βαρυτικό φακό που βρίσκεται σε απόσταση άνω των 10 δισεκατομμυρίων ετών φωτός, καθιστώντας τον ένα από τα πιο μακρινά αντικείμενα που έχουν επιβεβαιωθεί ποτέ. Μέσω φασματοσκοπίας, οι αστρονόμοι ανακάλυψαν ότι το JD1 περιέχει έναν πληθυσμό άστρων ηλικίας περίπου 300 εκατομμυρίων ετών, τοποθετώντας την προέλευσή του μέσα στους σκοτεινούς αιώνες του σύμπαντος – μόλις 270 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.
Διαφορετικές μετατοπίσεις στο κόκκινο
Η ομάδα εξέτασε τα χαρακτηριστικά μήκη κύματος που εκπέμπονται από διπλά ιονισμένο οξυγόνο (O III) στο JD1. Αυτό το αέριο βρίσκεται ευρέως σε υπολείμματα σουπερνόβα, καθιστώντας το βασικό συστατικό του υλικού στο διαστρικό μέσο. Χάρη στην ανάλυση του ALMA, η ομάδα μπόρεσε να εντοπίσει παραλλαγές στην κόκκινη μετατόπιση των εκπομπών O III σε διάφορα μέρη του γαλαξία. Αυτό αποκάλυψε μια κλίση στην ταχύτητα του υλικού στο διαστρικό μέσο του JD1 – με τη μία πλευρά του γαλαξία να εμφανίζει μια σαφώς διαφορετική μετατόπιση προς το κόκκινο.
Αυτή η παρατήρηση ικανοποιούσε σχεδόν όλα τα κριτήρια που πρέπει να πληρούνται για να επιβεβαιωθεί ότι ένας γαλαξίας περιστρέφεται, καθιστώντας τον το αρχαιότερο παράδειγμα περιστρεφόμενου δίσκου που ανακαλύφθηκε ποτέ. Η περιστροφική του ταχύτητα ήταν επίσης πολύ πιο αργή από ό,τι σε άλλους γαλαξίες, συμπεριλαμβανομένου του δικού μας – υποδηλώνοντας ότι η περιστροφική κίνηση του JD1 βρίσκεται ακόμα στα αρχικά της στάδια.
Η μελέτη περιστροφής των γαλαξιών αποκλείει την τροποποιημένη βαρύτητα, ή μήπως;
Το αποτέλεσμα, το οποίο περιγράφεται στο Τα περιοδικά αστροφυσικής, σημαίνει ότι οι αστρονόμοι έχουν ρεκόρ ταχυτήτων γαλαξιακής περιστροφής που καλύπτουν πάνω από το 95% της συνολικής ιστορίας του σύμπαντος, κάτι που τα μέλη της ομάδας λένε ότι είναι ένα σημαντικό βήμα για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο εξελίσσονται τα φυσικά χαρακτηριστικά των γαλαξιών. Ο Tokuoka και οι συνεργάτες του ελπίζουν τώρα ότι πολλές ερωτήσεις που απομένουν θα απαντηθούν σύντομα με τη βοήθεια του JWST, το οποίο θα τους επιτρέψει να προσδιορίσουν τις ηλικίες συγκεκριμένων αστρικών πληθυσμών μέσα στον γαλαξία.
