Yksi kaukaisimmista koskaan havaituista galakseista on erittäin todennäköisesti pyörivä, sanovat tähtitieteilijät. Kansainvälinen ryhmä, jota johti Tsuyoshi Tokuoka Wasedan yliopistosta Japanista, havaitsi liikkeen käyttämällä havaintoja Atacama Large Millimeter/submillimetre Array (ALMA) -järjestelmästä Chilessä. Tulos tarjoaa tärkeitä uusia oivalluksia äskettäin muodostuneiden galaksien kehitykseen ja voi tarjota hyödyllistä opastusta tuleville James Webbin avaruusteleskoopin (JWST) havainnoille.
Kun galaksit alkoivat muodostua, maailmankaikkeus oli "pimeässä aikakaudessa" - ajanjaksossa, jolloin käytännössä kaikki aine oli viileää ja läpinäkyvää. Kun aineen romahti painovoiman vaikutuksesta, muodostui galakseja, jotka käynnistivät tähtien muodostumisen nousevissa galaktisissa keskuksissa ja laukaisi niin kutsutun "reionisaation aikakauden", joka päätti pimeät keskiajat. Sieltä tähtien muodostuminen levisi pyöriville galaktisille kiekkoille, joissa uudemmat tähdet asuvat nyt.
Tähtitieteilijillä on vielä paljon opittavaa näitä muinaisia galakseja hallitsevasta fysiikasta. Saadakseen uutta valoa näihin kysymyksiin, mukaan lukien galaktisen kiertoliikkeen alkuperä, Tokuoka ja kollegat kääntyivät ALMA:n havaintoihin. Tämä instrumentti on mullistanut kaukaisten, voimakkaasti punasiirtyneiden galaksien havainnoinnin vaikuttavien tila- ja taajuusresoluutionsa ansiosta.
Uusimmassa tutkimuksessa tutkijat käyttivät ALMAa tutkiessaan MACS1149-JD1:tä: gravitaatiolinssillä varustettua galaksia, joka sijaitsee yli 10 miljardin valovuoden päässä, joten se on yksi kaukaisimmista koskaan vahvistetuista objekteista. Spektroskopian avulla tähtitieteilijät ovat havainneet, että JD1 sisältää noin 300 miljoonan vuoden ikäisen tähtipopulaation, mikä sijoittaa sen alkuperän pitkälle universumin pimeän aikakauden sisään – vain 270 miljoonaa vuotta alkuräjähdyksen jälkeen.
Erilaisia punasiirtymiä
Ryhmä tutki kaksinkertaisesti ionisoidun hapen (O III) lähettämiä ominaisaallonpituuksia JD1:ssä. Tätä kaasua löytyy laajalti supernovajäännöksistä, mikä tekee siitä tärkeän aineosan tähtienvälisessä väliaineessa. ALMAn resoluution ansiosta tiimi pystyi tunnistamaan vaihtelut O III -päästöjen punasiirtymässä galaksin eri osissa. Tämä paljasti gradientin materiaalin nopeudessa JD1:n tähtienvälisessä väliaineessa – galaksin toisella puolella oli selvästi erilainen punasiirtymä.
Tämä havainto täytti lähes kaikki kriteerit, jotka on täytettävä varmistaakseen, että galaksi pyörii, joten se on varhaisin koskaan löydetty esimerkki pyörivästä kiekosta. Sen pyörimisnopeus oli myös paljon hitaampi kuin muissa galakseissa, mukaan lukien omassamme – mikä viittaa siihen, että JD1:n pyörimisliike on vielä alkuvaiheessaan.
Galaksin kiertotutkimus sulkee pois muunnetun painovoiman, vai onko?
Tulos, joka on kuvattu kohdassa Astrophysical Journal Letters, tarkoittaa, että tähtitieteilijöillä on ennätys galaktisista pyörimisnopeuksista, jotka kattavat yli 95 % maailmankaikkeuden koko historiasta, mikä ryhmän jäsenten mukaan on tärkeä askel galaksien fyysisten ominaisuuksien kehityksen ymmärtämisessä. Tokuoka ja kollegat toivovat nyt, että moniin jäljellä oleviin kysymyksiin saadaan pian vastaus JWST:n avulla, jonka pitäisi auttaa heitä tunnistamaan galaksin sisällä olevien tähtipopulaatioiden iät.
