Mladá verze Mléčné dráhy objevena krátce po Velkém třesku

Vzdálená spirální galaxie nazvaná Alaknanda byla objevena v době, kdy jsou takové uspořádané systémy považovány za nemožné. S jasnými spirálními rameny a intenzivní tvorbou hvězd se podobá mladé verzi Mléčné dráhy. Data z JWST a gravitační čočka umožnily astronomům analyzovat ji s překvapivou jasností. Její existence naznačuje, že galaxie v raném vesmíru se formovaly a dozrávaly mnohem rychleji, než se očekávalo.

Objev obdoby Mléčné dráhy blízko počátku času
Vesmírný dalekohled Jamese Webba agentury NASA je schopen zachytit extrémně slabé světlo z raného vesmíru a tato schopnost vedla k nečekanému objevu. Díky hloubkovému zobrazování JWST identifikovali vědci Rashi Jain a Yogesh Wadadekar galaxii, která vypadá nápadně podobně jako mladá Mléčná dráha. Pozoruhodné je její stáří. Tato galaxie existovala v době, kdy byl vesmír starý pouze asi 1,5 miliardy let, což je zhruba desetina jeho současného stáří. Astronomové ji pojmenovali Alaknanda podle himálajské řeky, která tvoří jeden ze dvou pramenů Gangy podél Mandakini, což je také hindský název pro Mléčnou dráhu.

Práce byla provedena v Národním centru pro radioastrofyziku Tata Institute of Fundamental Research (NCRA-TIFR) v indické Pune a výsledky byly publikovány v evropském časopise Astronomy & Astrophysics.

Galaxie příliš organizovaná na svou dobu
Klasické spirální galaxie, jako je Mléčná dráha, mají dvě dobře definovaná, symetrická ramena a astronomové se již dlouho domnívají, že vývoj takové struktury trvá miliardy let. Standardní očekávání bylo, že galaxie v raném vesmíru by měly vypadat chaoticky a nepravidelně, stále by měly „rodit“ hvězdy, spíše než tvořit charakteristické spirály, které jsou dnes v okolí vidět. Vytvoření spirálních ramen vyžaduje několik kroků: plyn musí proudit z okolního prostředí (tzv. „akrece plynu“), usadit se do rotujícího disku a poté pomalu se pohybující poruchy (tzv. „hustotní vlny“) mohou disk přetvořit do spirálních ramen. Systém se také musí vyhnout velkým srážkám, které by mohly toto jemné uspořádání zničit.

Alaknanda tyto předpoklady vyvrací. Již nyní vykazuje dvě výrazná spirální ramena, která se táhnou kolem jasné, zaoblené centrální oblasti („výdutě“) galaxie a táhnou se přes asi 30 000 světelných let. Ještě překvapivější je její úroveň tvorby hvězd, která každý rok přidává hmotnost asi 60 Sluncí. Toto tempo je přibližně 20krát rychlejší než to, co Mléčná dráha produkuje dnes. A asi polovina hvězd v Alaknandě se mohla zformovat za pouhých 200 milionů let, což je v kosmickém časovém měřítku extrémně rychlá událost.

Levý panel na připojeném obrázku představuje snímek Alaknandy ve filtrech pro blízké ultrafialové záření. Oblasti, kde se tvoří hvězdy ve spirálních ramenech, tvoří vzor ve tvaru korálků na provázku, charakteristický pro UV záření z hmotných hvězd v oblastech, kde se tvoří hvězdy. Na pravém panelu je Alaknanda, jak je vidět ve viditelném světle. Spirální ramena jsou méně výrazná a pod nimi ležící disk je jasně viditelný.

„Alaknanda má strukturální zralost, kterou spojujeme s galaxiemi staršími o miliardy let,“ vysvětluje Rashi Jain, hlavní autor studie. „Nález tak dobře organizovaného spirálního disku v této epoše nám říká, že fyzikální procesy řídící vznik galaxií – akrece plynu, usazování disku a možná i vývoj spirálních hustotních vln – mohou probíhat mnohem efektivněji, než předpovídají současné modely. Nutí nás to přehodnotit náš teoretický rámec.“

Gravitační čočkování odhaluje skryté detaily
Alaknanda leží ve směru obrovské galaktické kupy s názvem Abell 2744, známé také jako Pandořina kupa. Intenzivní gravitace kupy ohýbá a zvětšuje světlo galaxií za ní a působí tak jako přirozený zoom. Tento efekt gravitačního čočkování způsobil, že se Alaknanda jeví asi dvakrát jasnější, což poskytl ostrý pohled JWST na její strukturu.

Aby Jain a Wadadekar galaxii prostudovali důkladněji, zkoumali snímky pořízené teleskopem JWST přes 21 různých filtrů, z nichž každý zachycoval jiný rozsah vlnových délek. Tato pozorování, která jsou součástí průzkumů UNCOVER a MegaScience, umožnila týmu s působivou přesností změřit vzdálenost galaxie, množství prachu, celkový hvězdný obsah a historii jejího vzniku.

Rychlejší a pokročilejší raný vesmír
Tento objev přispívá k rostoucímu počtu výsledků JWST, které naznačují, že raný vesmír byl mnohem vyvinutější, než se vědci dříve domnívali. V podobných vzdálenostech bylo nalezeno několik diskovitých galaxií, ale Alaknanda je jedním z nejjasnějších příkladů klasické spirální galaxie (galaxie se dvěma výraznými symetrickými rameny), která se objevila tak brzy v historii vesmíru.

„Alaknanda odhaluje, že raný vesmír byl schopen mnohem rychlejšího vytváření galaxií, než jsme očekávali,“ říká Yogesh Wadadekar, spoluautor studie. „Nějak se této galaxii podařilo shromáždit deset miliard hvězd o hmotnostech Slunce a uspořádat je do krásného spirálního disku za pouhých několik set milionů let. To je na kosmické poměry mimořádně rychlé a nutí to astronomy přehodnotit, jak galaxie vznikají.“

Zdroj: https://scitechdaily.com/milky-way-twin-found-shockingly-soon-after-the-big-bang/

autor: František Martinek