The Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba zaobserwował grupę masywnych galaktyk oddalonych o około 11 miliardów lat świetlnych, które zatrzymały swój rozwój pod wpływem supermasywnych czarnych dziur.
Gromady galaktyk, często nazywane „dużymi miastami” wszechświata, zamieszkują gigantyczne galaktyki eliptyczne, które przestały tworzyć gwiazdy i zakończyły swój rozwój. Pomimo szeroko zakrojonych badań dokładny mechanizm stojący za zatrzymaniem powstawania gwiazd pozostaje niejasny. W przełomowym badaniu naukowcy wykorzystali Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba do zbadania prekursora współczesnych gromad galaktyk. Ich obserwacje podkreślają rolę supermasywnych czarnych dziur w hamowaniu powstawania gwiazd, umożliwiając tym galaktykom ewolucję w masywne struktury eliptyczne obserwowane we współczesnym wszechświecie.
Badanie gromad galaktyk za pomocą JWST
Zrozumienie, w jaki sposób powstają i rosną galaktyki, jest kluczowym przedmiotem zainteresowania astrofizyki. W gęstych obszarach Wszechświata, takich jak gromady galaktyk, dominują gigantyczne galaktyki eliptyczne. Te masywne, starożytne galaktyki składają się ze starszych gwiazd. Podczas gdy naukowcy nadal debatują, w jaki sposób te galaktyki przestają tworzyć nowe gwiazdy, jedna z wiodących teorii sugeruje, że supermasywne czarne dziury (SMBH) odgrywają kluczową rolę. Emitując intensywną energię, SMBH mogą tłumić dopływ gazu potrzebnego do powstawania gwiazd, co potencjalnie prowadzi do rozwoju olbrzymich galaktyk eliptycznych, które obserwujemy dzisiaj.
Aby zbadać tę koncepcję, międzynarodowy zespół naukowców zbadał masywne galaktyki w protogromadzie Pajęczej Sieci, gromadzie galaktyk oddalonej o 11 miliardów lat świetlnych (Rysunek 1). Wykorzystując dane z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST), zespół zbadał te odległe galaktyki z niespotykaną dotąd szczegółowością. W skład zespołu kierowanego przez profesora nadzwyczajnego Rhythma Shimakawę z Uniwersytetu Waseda w Japonii wchodzili dr Yusei Koyama z Narodowego Obserwatorium Astronomicznego w Japonii, profesor Tadayuki Kodama z Uniwersytetu Tohoku w Japonii, dr Helmut Dannerbauer i dr JM Perez-Martinez z Instituto de Astrofísica de Canarias i Universidad de La Laguna w Hiszpanii.
Wyniki ich badań opublikowano w czasopiśmie 18 grudnia 2024 roku Miesięczne powiadomienia Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego: Listy.
Ustalenia dotyczące SMBH i ewolucji galaktyk
Zespołowi udało się uzyskać wysokiej rozdzielczości mapy linii rekombinacji wodoru, które wskazują aktywność powstawania gwiazd i SMBH, za pomocą kamery bliskiej podczerwieni zamontowanej na JWST. Szczegółowa analiza wykazała, że masywne galaktyki z aktywnymi SMBH nie wykazują żadnych oznak powstawania gwiazd, co oznacza, że ich rozwój jest poważnie hamowany przez SMBH (Rysunek 3). Wyniki potwierdzają teoretyczne przewidywania, że powstawanie gigantycznych galaktyk eliptycznych jest powiązane z aktywnością SMBH w przeszłości.
Wnioski z długoterminowych badań astronomicznych
„Nasz zespół badał protogromadę Pajęczej Sieci od ponad 10 lat przy użyciu Teleskopu Subaru i innych obiektów. Dzięki nowym danym z JWST jesteśmy teraz w stanie „odpowiedzieć na pytania” dotyczące zrozumienia i przewidywania nagromadzonego powstawania galaktyk” – zauważa dr Shimakawa. Dodaje dalej: „To badanie stanowi znaczący krok naprzód w poszerzaniu naszej wiedzy na temat koewolucji SMBH i galaktyk w niebiańskich miastach”.
Odniesienie: „Spider-Webb: Kamera bliskiej podczerwieni JWST uchwyciła powstawanie gwiazd w galaktyce i aktywność jądrową w protogromadzie pajęczej sieci przy z = 2,16” autor: Rhythm Shimakawa, Yusei Koyama, Tadayuki Kodama, Helmut Dannerbauer, JM Pérez-Martínez, Huub JA Röttgering, Ichi Tanaka, Chiara D’Eugenio, Abdurrahman Naufal, Kazuki Daikuhara i Yuheng Zhang, 18 grudnia 2024 r., Miesięczne powiadomienia Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego: Listy.
DOI: 10.1093/mnrasl/slae098
