Μια ανακάλυψη που φωτίζει με νέο τρόπο τα μυστήρια του πρώιμου Σύμπαντος έφερε στο φως το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST). Οι επιστήμονες εντόπισαν για πρώτη φορά ένα εξαιρετικά σπάνιο φαινόμενο: τη συγχώνευση τουλάχιστον πέντε γαλαξιών μόλις 800 εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang. Η ανακάλυψη, η οποία στηρίχθηκε σε δεδομένα τόσο του James Webb όσο και του Hubble, θεωρείται ένα από τα πιο εντυπωσιακά παραδείγματα της βίαιης κοσμικής αρχιτεκτονικής που διαμόρφωσε το σημερινό Σύμπαν.
Η σύγκρουση αυτή, που έχει ήδη αποκτήσει το παρατσούκλι «JWST’s Quintet», περιλαμβάνει πέντε γαλαξίες και 17 επιπλέον συστάδες, γνωστές ως galaxy clumps. Σύμφωνα με τον επικεφαλής της μελέτης, Weida Hu από το Texas A&M University, το να βρεθεί ένα τόσο σύνθετο σύστημα είναι σχεδόν αδιανόητο. «Η πιθανότητα να ανιχνεύσουμε ακόμη και μία τέτοια πολλαπλή συγχώνευση είναι εξαιρετικά χαμηλή», εξηγεί. Το γεγονός ότι εντοπίστηκε τόσο νωρίς στην ιστορία του σύμπαντος κάνει την ανακάλυψη ακόμη πιο πολύτιμη.
Οι συγκεκριμένοι κατατάσσονται στους γαλαξίες με γραμμές εκπομπής, καθώς στο φως τους εντοπίζονται έντονες υπογραφές από υδρογόνο και οξυγόνο, σημάδι ότι βρίσκονται σε φάση έντονης δημιουργίας νέων άστρων. Οι παρατηρήσεις δημοσιεύτηκαν στις 15 Αυγούστου στο περιοδικό Nature Astronomy και δείχνουν πως η συγχώνευση αυτή μπορεί να προσφέρει απαντήσεις σε κρίσιμα ερωτήματα για τον σχηματισμό των πρώτων γαλαξιών.
Τα στοιχεία που συνέλεξε η Near-Infrared Camera (NIRCam) του James Webb αποκάλυψαν ένα εκτεταμένο νέφος αερίου γύρω από την ομάδα, γεγονός που δείχνει ότι οι γαλαξίες δεν είναι απλώς μια οπτική ψευδαίσθηση αλλά συνδέονται πραγματικά στο ίδιο κοσμικό «σύστημα». Ενώ ορισμένοι είχαν ανιχνευθεί παλαιότερα από το Hubble, μόνο τα δεδομένα του JWST απέδειξαν ότι μοιράζονται την ίδια μετατόπιση ερυθρού (redshift), δηλαδή βρίσκονται στην ίδια κοσμική απόσταση και αλληλεπιδρούν μεταξύ τους.
Η έννοια του redshift είναι κεντρική στην κοσμολογία: όσο μεγαλύτερη είναι η μετατόπιση του φωτός προς το κόκκινο, τόσο πιο μακριά –και πιο πίσω στον χρόνο– βρίσκεται το αντικείμενο. Η ανίχνευση πέντε γαλαξιών με κοινό redshift, τόσο κοντά μεταξύ τους, δεν αφήνει αμφιβολίες ότι πρόκειται για μια κολοσσιαία συγχώνευση σε εξέλιξη.
Η σπανιότητα τέτοιων φαινομένων δεν μπορεί να υποτιμηθεί. Ο αστροφυσικός Christopher Conselice από το University of Manchester, που δεν συμμετείχε στη μελέτη, τονίζει πως περίπου το 20-30% των γαλαξιών συμμετέχουν σε συγχωνεύσεις, αλλά σχεδόν πάντα πρόκειται για ζεύγη. Συστήματα με περισσότερους από δύο γαλαξίες είναι εξαιρετικά δυσεύρετα και πιθανόν να αφορούν λιγότερο από το 1% του συνόλου.
Στο JWST’s Quintet οι δύο βασικοί γαλαξίες απέχουν περίπου 43.300 έτη φωτός, ενώ οι πιο απομακρυσμένοι φτάνουν τα 60.700 έτη φωτός. Για να γίνει αντιληπτό το μέγεθος, ο Γαλαξίας μας εκτείνεται σε περίπου 100.000 έτη φωτός. Οι αποστάσεις αυτές υποδηλώνουν ότι οι γαλαξίες βρίσκονται αρκετά κοντά ώστε να ακολουθήσει πλήρης συγχώνευση.
Η εικόνα φέρνει αναπόφευκτα συγκρίσεις με το γνωστό Stephan’s Quintet, μια ομάδα τεσσάρων αλληλεπιδρώντων γαλαξιών στον κοντινό μας Σύμπαν, η οποία έγινε διάσημη μέσα από την ταινία «It’s a Wonderful Life». Στο JWST’s Quintet, όπως και στο Stephan’s Quintet, εντοπίζεται μια «γέφυρα» υλικού που ενώνει δύο γαλαξίες, ένδειξη των ισχυρών βαρυτικών δυνάμεων που τους τραβούν μεταξύ τους. Ωστόσο, σε αντίθεση με το γηραιότερο και πιο ήρεμο Stephan’s Quintet, το νέο σύστημα βρίθει αερίου και σχηματίζει άστρα με ρυθμό ασυνήθιστα υψηλό για εκείνη την εποχή.
Η συνολική μάζα των άστρων στο JWST’s Quintet υπολογίζεται σε δέκα δισεκατομμύρια ήλιους. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η έντονη αυτή δραστηριότητα μπορεί να οδηγήσει, μέσα σε ένα έως ενάμιση δισεκατομμύριο χρόνια μετά το Big Bang, στη δημιουργία ενός τεράστιου «νεκρού» γαλαξία – ενός συστήματος που θα έχει εξαντλήσει τα καύσιμά του και δεν θα γεννά πλέον νέα άστρα. Το ενδεχόμενο αυτό ίσως εξηγεί γιατί το James Webb έχει ήδη εντοπίσει τόσο νωρίς στην ιστορία του Σύμπαντος γαλαξίες που φαίνονται «παθητικοί».
Το μέλλον τέτοιων συστημάτων παραμένει αβέβαιο. Όπως σημειώνει ο Conselice, η εξέλιξη μπορεί να οδηγήσει είτε σε νέους, αλλά λιγότερο δραστήριους, γαλαξίες είτε σε πλήρη «σιωπή», ιδιαίτερα αν στο εσωτερικό τους υπάρχουν μαύρες τρύπες που καταναλώνουν αέριο και σταματούν τη διαδικασία σχηματισμού άστρων.
Παρά τη σαφήνεια των εικόνων του JWST, που αποκαλύπτουν λεπτομέρειες στις δομές και τα σχήματα των γαλαξιών, λείπουν κρίσιμα φασματοσκοπικά δεδομένα. Χωρίς ακριβείς μετρήσεις της έντασης των γραμμών εκπομπής, οι επιστήμονες δεν μπορούν να γνωρίζουν με βεβαιότητα τις ταχύτητες, τη χημική σύσταση ή τις δυναμικές του συστήματος. Γι’ αυτό, η ελπίδα είναι ότι μελλοντικές παρατηρήσεις σε πολλαπλά μήκη κύματος θα αποκαλύψουν ακόμη πιο κρυμμένους γαλαξίες και θα φωτίσουν τις διαδικασίες που βρίσκονται σε εξέλιξη.
Εάν βρεθούν περισσότερα παραδείγματα όπως το JWST’s Quintet, οι αστρονόμοι θα μπορέσουν να κατανοήσουν καλύτερα πόσο συχνές είναι οι μαζικές συγχωνεύσεις στο πρώιμο Σύμπαν και αν ταιριάζουν με όσα προβλέπει το τρέχον κοσμολογικό μοντέλο ή αν υποδεικνύουν ότι χρειάζεται νέα Φυσική.
[via]
