Una dintre cele mai îndepărtate galaxii observate vreodată este foarte probabil să se rotească, spun astronomii. O echipă internațională condusă de Tsuyoshi Tokuoka de la Universitatea Waseda, Japonia, a descoperit mișcarea folosind observații de la Atacama Large Millimetre/submillimetre Array (ALMA) din Chile. Rezultatul oferă noi perspective cruciale asupra evoluției galaxiilor nou formate și ar putea oferi îndrumări utile pentru observațiile viitoare cu telescopul spațial James Webb (JWST).
Când galaxiile au început să se formeze, universul era în „epocile întunecate” – o perioadă în care practic toată materia era rece și transparentă. Pe măsură ce materia s-a prăbușit sub gravitație, galaxiile s-au format, declanșând formarea stelelor în centrele galactice în curs de dezvoltare și declanșând așa-numita „epocă a reionizării” care a pus capăt evurilor întunecate. De acolo, formarea stelară s-a răspândit în discuri galactice rotative, unde acum locuiesc stele mai noi.
Astronomii au încă multe de învățat despre fizica care a guvernat aceste galaxii antice. Pentru a arunca o nouă lumină asupra acestor întrebări, inclusiv asupra originilor rotației galactice, Tokuoka și colegii au apelat la observațiile de la ALMA. Acest instrument a revoluționat observarea galaxiilor îndepărtate, foarte deplasate spre roșu, datorită rezoluțiilor sale spațiale și de frecvență impresionante.
În cel mai recent studiu, cercetătorii au folosit ALMA pentru a studia MACS1149-JD1: o galaxie cu lentilă gravitațională care se află la peste 10 miliarde de ani lumină distanță, ceea ce o face unul dintre cele mai îndepărtate obiecte confirmate vreodată. Prin spectroscopie, astronomii au descoperit că JD1 conține o populație de stele vechi de aproximativ 300 de milioane de ani, plasându-și originile în interiorul erelor întunecate ale universului – la doar 270 de milioane de ani după Big Bang.
Diferite deplasări spre roșu
Echipa a examinat lungimile de undă caracteristice emise de oxigenul dublu ionizat (O III) în JD1. Acest gaz se găsește pe scară largă în rămășițele supernovei, ceea ce îl face o componentă cheie a materialului în mediul interstelar. Datorită rezoluției ALMA, echipa a reușit să identifice variații ale deplasării spre roșu a emisiilor de O III în diferite părți ale galaxiei. Acest lucru a dezvăluit un gradient în viteza materialului în mediul interstelar al lui JD1 – cu o parte a galaxiei afișând o deplasare spre roșu distinctă.
Această observație a îndeplinit aproape toate criteriile care trebuie îndeplinite pentru a confirma că o galaxie se rotește, ceea ce o face cel mai vechi exemplu de disc rotativ descoperit vreodată. Viteza sa de rotație a fost, de asemenea, mult mai mică decât se găsește în alte galaxii, inclusiv în a noastră, ceea ce sugerează că mișcarea de rotație a lui JD1 este încă în stadiile incipiente.
Studiul de rotație a galaxiei exclude modificarea gravitației, sau nu?
Rezultatul, care este descris în Scrisorile din jurnalul astrofizic, înseamnă că astronomii au o înregistrare a vitezelor de rotație galactică care acoperă peste 95% din istoria totală a universului, despre care membrii echipei spun că este un pas important în înțelegerea modului în care evoluează caracteristicile fizice ale galaxiilor. Tokuoka și colegii lor speră acum că multe întrebări rămase vor primi răspuns în curând cu ajutorul JWST, care ar trebui să le permită să identifice vârstele populațiilor stelare specifice din interiorul galaxiei.
