Astrônomos ved hjælp af Telescópio Espacial James Webb (JWST) identificerede en stjernestang i den massive galakse GN20. Observada kun 1,5 milliarder år efter Big Bang, udfordrer denne opdagelse forventninger, som er etableret af standardmodellen for galaksedannelse. Undersøgelsen, ledet af Leindert A. Boogaard, af Universidade af Leiden, blev sendt til preprint-serveren arXiv den 14. maj, hvilket fremhæver et fænomen, der tidligere blev anset for usandsynligt i så unge galakser.
Stellar Barras er aflange strukturer af stjerner, der krydser midten af en galakse, og fungerer som kosmiske tragte. Elas tragtgas ind i den galaktiske kerne, hvilket intensiverer stjernedannelsen, brænder centrale sorte huller og bidrager til konstruktionen af tætte kerner. I det nærliggende univers er disse stænger almindelige, også i Via Láctea, men deres dannelse betragtes som en langsom proces, som tager milliarder af år at udvikle.
Descoberta og Observação af GN20
Galaksen GN20 er et massivt, gasrigt system placeret ved en rødforskydning på 4, hvilket gør det fjernt og svagt. Apesar fra at være indhyllet i støv, tillod JWSTs mid-infrarøde instrument (MIRI) og nær-infrarøde kamera (NIRCam) gennemtrængning af dette lag. Essas-værktøjer har afsløret galaksens indre struktur i hidtil usete detaljer.
Isofotoanalyse, som måler, hvordan galaksens lysstyrke strækker sig og roterer fra midten og udad, viste en skarp bjælkestruktur. Esta-bjælken strækker sig syv kiloparsecs fra ende til anden. En uafhængig matematisk analyse af lysmønsteret bekræftede autonomt påvisningen. Højopløselige submillimeter Observações-billeder fra Northern Extended Millimeter Array (NOEMA) bekræftede tilstedeværelsen af et stangformet træk i det kortlagte støv, hvilket viser en stærk justering mellem stjernestangen og støvstangen.
Barra Estelar Desafia Modelos Teóricos
Påvisningen af en stjernestang i GN20 er bemærkelsesværdig, fordi dens eksistens ifølge eksisterende teorier skulle være usandsynlig af mindst tre grundlæggende årsager. Forskerne indikerer, at den primitive galakse, rig på gas, ville have ugunstige betingelser for dannelsen af sådanne strukturer.
- Colapso Estrutural:Barras-stjerner, der dannes normalt, anses for at være modstandsdygtige, men universets begyndelsesbetingelser antydede, at de ville kollapse under deres egen vægt.
- Tempo fra Crescimento:At vokse en bar til syv kiloparsecs ville tage milliarder af år, en periode, der er uforenelig med den observerede alder på GN20 (1,5 milliarder år efter Big Bang).
- Supressão af Gás:Den rigelige mængde gas i tidlige galakser skulle have undertrykt eller forsinket dannelsen af stænger ifølge standardmodeller.
Holdet påpeger dog, at alle disse forhindringer kan overvindes ved tilstedeværelsen af meget turbulent gas i hele den indre skive med en høj gasfraktion.
Turbulência fra Gás og Formação fra Barra
Forskning af Boogaard et al. antyder, at nøglen til dannelsen af stjernestangen i GN20 ligger i gassens tilstand. Turbulens og den høje andel af gas i galaksens indre skive ville have givet stangen mulighed for at stabilisere sig og vokse. Esta er en afgørende forklaring, der integrerer observationer med teori, og skærper vores forståelse af den tidlige udvikling af galakser.
Embora-forskere nævner usikkerheder såsom estimering af stjernemassen af stangen og kerneområderne på grund af den ekstreme mængde støv, hovedkonklusionen forbliver. Eles hævder, at GN20 er et gasrigt system, og stjernebjælken er ægte. JWSTs MIRI-instrument var medvirkende til at gøre støvet gennemsigtigt og afsløre disse komplekse interne strukturer.
Implicações til Evolução Galáctica
Detaljerede observationer af GN20 indikerer også, hvor stjernedannelsen er koncentreret. På det punkt, hvor stangen møder den sydlige ydre skive, ophobes gas og udløser et hot spot med intens stjernedannelse. I midten trækker stangen materiale indad, hvilket giver næring til en nuklear stjerneeksplosion og muligvis et supermassivt sort hul. Este-faktoren er sandsynligvis afgørende for GN20’s ekstraordinære stjernedannelseshastighed, som overstiger 1.000 solmasser om året.
Essa’s høje stjernedannelseshastighed kan være drevet af stangen, der leder gas og støv til midten, hvor den udløser en intens stjerneeksplosion i den gasrige skive og giver brændstof til den potentielle aktive galaktiske kerne. Opdagelsen tyder på, at galakser som GN20 måske ikke blot er en fase i galaktisk evolution. Stjernedrevet stjernedannelse kunne forklare gåden med, hvordan de massive, døde elliptiske galakser observeret i det nuværende univers nåede denne tilstand, og hvorfor nogle af dem ser ud til at være uddøde så tidligt. Este-fund repræsenterer et væsentligt manglende led i forståelsen af galaksernes udvikling.