Ανακάλυψη «αινιγματικού» γαλαξία που αμφισβητεί συμβατικά μοντέλα σχηματισμού γαλαξιών. Astronomers discover a massive rotating disk galaxy in the early universe

Στο σύμπαν μας, ηλικίας 13,8 δισ. ετών, οι περισσότεροι γαλαξίες σαν τον δικό μας σχηματίζονται σταδιακά, φτάνοντας αργά στα τεράστια επίπεδα μάζας τους. Ωστόσο, η νέα ανακάλυψη μέσω του ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) ενός τεράστιου περιστρεφόμενου δισκοειδούς γαλαξία, που εθεάθη όταν το σύμπαν είχε μόνο το 10% της παρούσας ηλικίας του, αμφισβητεί τα παραδοσιακά μοντέλα σχηματισμού γαλαξιών. In our 13.8 billion-year-old universe, most galaxies like our Milky Way form gradually, reaching their large mass relatively late. But a new discovery made with the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) of a massive rotating disk galaxy, seen when the universe was only ten percent of its current age, challenges the traditional models of galaxy formation. An artist’s impression of DLA0817g (Wolfe Disk), a massive, rotating disk galaxy in the early, dusty Universe. The galaxy was initially discovered when ALMA examined the light from a more distant quasar (top left). Image credit: NRAO / AUI / NSF / S. Dagnello.

Η σχετική έρευνα δημοσιεύτηκε στο Nature. Ο γαλαξίας DLA0817g, γνωστός και ως Wolfe Disk από το όνομα του αστρονόμου Άρθουρ Μ. Γουλφ, είναι ο πιο μακρινός δισκοειδής γαλαξίας που έχει παρατηρηθεί ποτέ. Χάρη στην ισχύ του ALMA, ο γαλαξίας εθεάθη να περιστρέφεται σε ταχύτητα 272 χλμ ανά δευτερόλεπτο, σαν τον δικό μας γαλαξία.

«Αν και προηγούμενες μελέτες υποδείκνυαν την ύπαρξη αυτών των πρώιμων, περιστρεφόμενων, πλουσίων σε αέρια δισκοειδών γαλαξιών, χάρη στο ALMA έχουμε τώρα ατράνταχτα στοιχεία πως εμφανίζονταν από 1,5 δισ. χρόνια μετά το Big Bang» είπε ο Μαρσέλ Νίλεμαν του Ινστιτούτου Αστρονομίας Max Planck και lead author της έρευνας.

H ανακάλυψη του Wolfe Disk αποτελεί πρόκληση για πολλές προσομοιώσεις σχηματισμού γαλαξιών, οι οποίες προβλέπουν πως τεράστιοι γαλαξίες σε εκείνη τη φάση της εξέλιξης του σύμπαντος αναπτύσσονταν μέσω συγχωνεύσεων μικρότερων γαλαξιών και θερμών συγκεντρώσεων αερίων.

«Οι περισσότεροι γαλαξίες που βρίσκουμε νωρίς στο σύμπαν μοιάζουν με σιδηροδρομικά ατυχήματα, επειδή πέρασαν σταθερές και συχνά “βίαιες” συγχωνεύσεις» είπε ο Νίλεμαν. «Αυτές οι θερμές συγχωνεύσεις κάνουν δύσκολο τον σχηματισμό καλά διαμορφωμένων, ψυχρών περιστρεφόμενων δίσκων όπως αυτοί που παρατηρούμε στο παρόν σύμπαν».

Στα περισσότερα σενάρια σχηματισμού γαλαξιών, οι γαλαξίες αρχίζουν να παρουσιάζουν καλά σχηματισμένους δίσκους περίπου 6 δισ. χρόνια μετά το big Bang. To γεγονός πως βρέθηκε ένας τέτοιος δισκοειδής γαλαξίας όταν το σύμπαν είχε μόλις το 10% της τωρινής του ηλικίας υποδεικνύει πως πρέπει να κυριάρχησαν άλλες διαδικασίες ανάπτυξης.

ALMA radio image DLA0817g (Wolfe Disk), seen when the Universe was only 10% of its current age. Image credit: ALMA / ESO / NAOJ / NRAO / M. Neeleman / AUI / NSF / S. Dagnello.

«Πιστεύουμε πως ο Wolfe Disk αναπτύχθηκε κυρίως μέσω της σταθερής συσσώρευσης ψυχρού αερίου» είπε ο Ξαβιέ Προτσάσκα, του University of California, Santa Cruz και άλλος ένας εκ των ερευνητών. «Ωστόσο ένα ερώτημα που παραμένει είναι πώς συγκεντρώθηκε μια τόσο μεγάλη μάζα αερίου διατηρώντας παράλληλα έναν σχετικά σταθερό, περιστρεφόμενο δίσκο».

Πηγές: Marcel Neeleman & J. Xavier Prochaska, et al. A Cold, Massive, Rotating Disk 1.5 Billion Years after the Big Bang. Nature, 2020 DOI: 10.1038/s41586-020-2276-y - https://news.ucsc.edu/2020/05/wolfe-disk.html - https://www.naftemporiki.gr/story/1602486/anakalupsi-ainigmatikou-galaksia-pou-amfisbitei-sumbatika-montela-sximatismou-galaksion