REBELS-25, galaktyka przypominająca Droga Mleczna odnaleziona we wczesnym Wszechświecie, swoją uporządkowaną strukturą wymyka się tradycyjnym modelom, wskazując na szybką ewolucję galaktyk.
Astronomowie odkryli najodleglejszą galaktykę podobną do Drogi Mlecznej, jaką kiedykolwiek zaobserwowano, nazwaną REBELS-25. Ta galaktyka dyskowa wydaje się równie uporządkowana, jak te obserwowane obecnie, a mimo to sięga czasów, gdy Wszechświat miał zaledwie 700 milionów lat. Odkrycie to podważa dominujące teorie powstawania galaktyk, które sugerują, że takie wczesne galaktyki powinny wykazywać bardziej chaotyczne struktury. Rotację i strukturę REBELS-25 ujawniono za pomocą Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), prowadzonego we współpracy z Europejskim Obserwatorium Południowym (ESO).
Nowe odkrycia kwestionują wczesne formowanie się galaktyk
Galaktyki, które dzisiaj widzimy, przebyły długą drogę od swoich chaotycznych, zbitych odpowiedników, które astronomowie zwykle obserwują we wczesnym Wszechświecie. „Zgodnie z naszą wiedzą na temat powstawania galaktyk spodziewamy się, że większość wczesnych galaktyk będzie małych i niechlujnie wyglądających” – mówi Jacqueline Hodge, astronom z Uniwersytetu w Lejdzie w Holandii i współautorka badania.
REBELS-25: Kosmiczna anomalia
Te niechlujne, wczesne galaktyki łączą się ze sobą, a następnie ewoluują w gładsze kształty w niewiarygodnie wolnym tempie. Obecne teorie sugerują, że aby galaktyka była tak uporządkowana jak nasza Droga Mleczna – obracający się dysk o uporządkowanych strukturach przypominających ramiona spiralne – musiały upłynąć miliardy lat ewolucji. Wykrycie REBELS-25 podważa jednak tę skalę czasową.
Odkrywanie nieoczekiwanego: uporządkowana rotacja REBELS-25
W badaniu, które ma zostać opublikowane dzisiaj (7 października) w Miesięczne powiadomienia Królewskiego Towarzystwa Astronomicznegoastronomowie odkryli, że REBELS-25 jest najodleglejszą, silnie rotującą galaktyką dyskową, jaką kiedykolwiek odkryto. Światło docierające do nas z tej galaktyki zostało wyemitowane, gdy Wszechświat miał zaledwie 700 milionów lat – zaledwie pięć procent jego obecnego wieku (13,8 miliarda) – co sprawiało, że uporządkowany obrót REBELS-25 był nieoczekiwany.
„Widzenie galaktyki tak podobnej do naszej Drogi Mlecznej, która jest silnie zdominowana przez rotację, podważa naszą wiedzę na temat tego, jak szybko galaktyki we wczesnym Wszechświecie ewoluują w uporządkowane galaktyki dzisiejszego kosmosu” – mówi Lucie Rowland, doktorantka w Lejdzie Uniwersytetu i pierwszy autor badania.
Dalsze obserwacje potwierdzają zaawansowane funkcje Galaxy
REBELS-25 został początkowo wykryty podczas poprzednich obserwacji tego samego zespołu, przeprowadzonych również za pomocą ALMA, która znajduje się na pustyni Atakama w Chile. W tamtym czasie było to ekscytujące odkrycie, wykazujące oznaki rotacji, ale rozdzielczość danych nie była na tyle dobra, aby mieć pewność. Aby właściwie rozpoznać strukturę i ruch galaktyki, zespół przeprowadził kolejne obserwacje za pomocą ALMA w wyższej rozdzielczości, co potwierdziło jej rekordowy charakter.
„ALMA to jedyny istniejący teleskop posiadający czułość i rozdzielczość pozwalającą to osiągnąć” – mówi Renske Smit, badacz z Liverpool John Moores University w Wielkiej Brytanii, a także współautor badania.
Implikacje dla kosmologii i przyszłych obserwacji
Co zaskakujące, dane wskazywały również na bardziej rozwinięte cechy podobne do tych w Drodze Mlecznej, takie jak centralna wydłużona poprzeczka, a nawet ramiona spiralne, chociaż aby to potwierdzić, potrzeba więcej obserwacji. „Znalezienie dalszych dowodów na istnienie bardziej rozwiniętych struktur byłoby ekscytującym odkryciem, ponieważ byłaby to najdalsza galaktyka z takimi strukturami zaobserwowanymi dotychczas” – mówi Rowland.
Te przyszłe obserwacje REBELS-25, wraz z innymi odkryciami wczesnych galaktyk rotacyjnych, potencjalnie zmienią nasze rozumienie wczesnego powstawania galaktyk i ewolucji Wszechświata jako całości.
Odniesienie: „REBELS-25: Discovery of a dynamicznie zimnej galaktyki dyskowej przy z = 7,31” autorstwa Lucie E Rowland, Jacqueline Hodge, Rychard Bouwens, Pavel E Mancera Piña, Alexander Hygate, Hiddo Algera, Manuel Aravena, Rebecca Bowler, Elisabete da Cunha , Pratika Dayal, Andrea Ferrara, Thomas Herard-Demanche, Hanae Inami, Ivana van Leeuwen, Ilse de Looze, Pascal Oesch, Andrea Pallottini, Siân Phillips, Matus Rybak, Sander Schouws, Renske Smit, Laura Sommovigo, Mauro Stefanon i Paul van der Werf, 7 października 2024 r., Miesięczne powiadomienia Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego.
DOI: 10.1093/mnras/stae2217
Obserwacje przeprowadzono w ramach ALMA Large Program REBELS: Reionization Era Bright Emission Lines Survey.
W skład zespołu wchodzi LE Rowland (Obserwatorium w Lejdzie, Uniwersytet w Lejdzie, Holandia [Leiden]), J. Hodge (Lejda), R. Bouwens (Lejda), PM Piña (Lejda), A. Hygate (Lejda), H. Algera (Centrum Nauk Astrofizycznych, Uniwersytet w Hiroszimie, Japonia [HASC]; Narodowe Obserwatorium Astronomiczne Japonii, Japonia), M. Aravena (Núcleo de Astronomía, Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales, Chile), R. Bowler (Jodrell Bank Center for Astrophysics, University of Manchester, Wielka Brytania), E. da Cunha (Międzynarodowe Centrum Badań Radioastronomicznych, Uniwersytet Australii Zachodniej, Australia; ARC Center of Excellence for All Sky Astrophysics in 3 Dimensions), P. Dayal (Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen, Holandia), A. Ferrara (Scuola Normale Superiore, Włochy [SNS]), T. Herard-Demanche (Leiden), H. Inami (HASC), I. van Leeuwen (Leiden), I. de Looze (Sterrenkundig Observatorium, Uniwersytet w Gandawie, Belgia), P. Oesch (Wydział Astronomii, Uniwersytet Genewa, Szwajcaria; Centrum Kosmicznego Świtu, Dania), A. Pallottini (SNS), S. Phillips (Instytut Badań Astrofizycznych, Uniwersytet Johna Mooresa w Liverpoolu, Wielka Brytania [LJMU]), M. Rybak (Wydział Elektrotechniki, Politechnika w Delft, Holandia; Leiden; Holenderski Instytut Badań Kosmicznych, Holandia), S. Schouws (Leiden), R. Smit (LJMU), L. Sommovigo (Centrum for Computational Astrophysics, Flatiron Institute, USA), M. Stefanon (Departament d’Astronomia i Astrofísica, Universitat de València, Hiszpania, Grupo de Astrofísica Extragaláctica y Cosmología, Universitat de València, Hiszpania), P. van der Werf (Leiden).
