Οι αστρονόμοι στο Universidade Texas A&M ανακοίνωσαν την ταυτοποίηση ενός σπάνιου συστήματος τουλάχιστον πέντε γαλαξιών σε διαδικασία συγχώνευσης, που παρατηρήθηκε από τον Telescópio Espacial James Webb. Η δομή Essa, που ονομάζεται Quintet του JWST, υπάρχει σε μια περίοδο που αντιστοιχεί σε περίπου 800 εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang, στο redshift 6,71. Η ανακάλυψη δείχνει ότι πολύπλοκες γαλαξιακές αλληλεπιδράσεις συνέβαιναν νωρίτερα από ό,τι είχαν προβλέψει τα κοσμολογικά μοντέλα. Το σύστημα παρουσιάζει ένα εκτεταμένο φωτοστέφανο ιονισμένου αερίου πλούσιο σε οξυγόνο και υδρογόνο, που δείχνει ανακατανομή των βαρέων στοιχείων πέρα από μεμονωμένους γαλαξίες. Οι παρατηρήσεις Essas ελήφθησαν ως μέρος του JWST Advanced Deep Extragalactic Survey, ενός από τα βαθύτερα προγράμματα απεικόνισης που αναλήφθηκαν από το τηλεσκόπιο. Ο ρυθμός σχηματισμού άστρων στην ομάδα φτάνει περίπου τις 250 ηλιακές μάζες ετησίως, μια υψηλή τιμή για εκείνη την κοσμική εποχή. Οι ερευνητές υπογραμμίζουν ότι οι συγχωνεύσεις που περιλαμβάνουν πολλούς γαλαξίες αναμένονταν μόνο σε μεταγενέστερες φάσεις του σύμπαντος.
Το εύρημα ενισχύει την ικανότητα του James Webb να αποκαλύπτει λεπτομέρειες του αρχέγονου σύμπαντος. Antes από αυτήν την παρατήρηση, οι γαλαξίες αυτή τη στιγμή αναμενόταν να είναι μικροί και απομονωμένοι.
- Οι πέντε γαλαξίες καταλαμβάνουν μια συμπαγή περιοχή του διαστήματος.
- Τους χωρίζουν δεκάδες χιλιάδες έτη φωτός.
- Η ομάδα σχηματίζει αστέρια με γρήγορους ρυθμούς.
Χαρακτηριστικά του Quintet του JWST
Το αναγνωρισμένο σύστημα αποτελείται από πέντε γαλαξίες γραμμής εκπομπής, με την ένδειξη ELG1 έως ELG5 σε ψευδόχρωμες εικόνες. Οι δομές Essas είναι βυθισμένες σε ένα φωτοστέφανο αερίου που εκπέμπει φως από ιονισμένο οξυγόνο και υδρογόνο. Η παρουσία αυτού του αερίου έξω από τα γαλαξιακά όρια δείχνει ότι η σύντηξη διώχνει υλικά που παράγονται μέσα στα αστέρια.
Η συνολική αστρική μάζα της ομάδας είναι ισοδύναμη με περίπου 10 δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες. Η συγκέντρωση Essa σε μειωμένο όγκο υποδηλώνει έντονες βαρυτικές αλληλεπιδράσεις. Η μέση απόσταση μεταξύ των γαλαξιών κυμαίνεται από 43 χιλιάδες έως 60 χιλιάδες έτη φωτός.
Πρώιμος χημικός εμπλουτισμός
Η ανίχνευση ιονισμένου οξυγόνου σε ένα εκτεταμένο φωτοστέφανο καταδεικνύει ότι βαριά στοιχεία διασκορπίζονταν ήδη στο διαγαλαξιακό μέσο 800 εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang. Τα στοιχεία Esses δημιουργούνται μόνο σε αστρικούς πυρήνες και απελευθερώνονται από βίαιες διαδικασίες. Στην περίπτωση του Quintet του JWST, οι βαρυτικές αλληλεπιδράσεις από τη συγχώνευση οδηγούν αυτήν την ανακατανομή, περισσότερο από μεμονωμένους γαλαξιακούς ανέμους.
Αυτά τα άμεσα στοιχεία δείχνουν ότι οι πολλαπλές συγκρούσεις συνέβαλαν στον εμπλουτισμό του περιβάλλοντος χώρου σε πρώιμους χρόνους. Antes του James Webb, τέτοιες διεργασίες είχαν προβλεφθεί για πιο προχωρημένες περιόδους, περισσότερα από ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά το Big Bang.
Υψηλός ρυθμός σχηματισμού αστεριών
Οι γαλαξίες του κουιντέτου παρουσιάζουν έντονη δραστηριότητα σχηματισμού άστρων, φτάνοντας τις 250 ηλιακές μάζες ετησίως. Ο ρυθμός Esse υπερβαίνει κατά πολύ αυτόν που είναι τυπικός για μεμονωμένα αντικείμενα σε αυτήν τη μετατόπιση προς το κόκκινο. Η εγγύτητα στο διάστημα ευνοεί τη μεταφορά αερίου, τροφοδοτώντας νέους κύκλους αστρικής γέννησης.
Η υψηλή απόδοση αντανακλά τις πυκνές συνθήκες στο νεαρό σύμπαν. Το Observações σε συνδυασμό με το James Webb και το Hubble επιβεβαιώνουν τη φυσική φύση του συσχετισμού.
Προκλήσεις στα κοσμολογικά μοντέλα
Η ύπαρξη μιας τέτοιας πολύπλοκης συγχώνευσης στο redshift 6.71 απαιτεί αναθεώρηση των θεωριών για την ιεραρχική συναρμολόγηση των γαλαξιών. Το προηγούμενο Modelos έδειξε ότι οι πολλαπλές συγχωνεύσεις θα γίνουν κοινές μόνο αργότερα. Η ανακάλυψη Essa αποκαλύπτει ότι οι πυκνές συστάδες σχημάτισαν μεγάλες δομές γρήγορα.
Το σύστημα μπορεί να εξηγήσει την παρουσία ήρεμων ογκωδών γαλαξιών που παρατηρήθηκαν σε λίγο μεταγενέστερους χρόνους. Το γρήγορο Fusões θα εξάντλησε τα αποθέματα αερίου, διακόπτοντας το σχηματισμό άστρων και δημιουργώντας πρώιμα ανενεργά αντικείμενα.
Αέριο φωτοστέφανο και φασματοσκοπικά στοιχεία
Εικόνες από το όργανο NIRCam του James Webb αποκαλύπτουν το κοινό φωτοστέφανο που περιβάλλει και τους πέντε γαλαξίες. Το Linhas ισχυρής εκπομπής υδρογόνου και οξυγόνου επιβεβαιώνει τον ιονισμό και τον μεταλλικό εμπλουτισμό. Η έκταση του αερίου δείχνει την εκτίναξη που προκαλείται από τη συλλογική βαρύτητα.
Φασματοσκοπικές αναλύσεις λεπτομερειών χημικής σύνθεσης ασυμβίβαστες με απομονωμένους γαλαξίες εκείνης της εποχής. Το φαινόμενο ενισχύει τον ρόλο των συντήξεων στην αρχική κοσμική χημική εξέλιξη.
Συνέπειες για γαλαξίες σε ηρεμία
Συστήματα όπως ο Quintet του JWST μπορούν να εξελιχθούν σε τεράστιους γαλαξίες που παύουν την αστρική δραστηριότητα μεταξύ 1 και 1,5 δισεκατομμυρίων ετών μετά τον Big Bang. Οι Observações νωρίτερα από το James Webb έχουν ήδη καταγράψει τέτοια αντικείμενα σε ηρεμία. Fusões βίαια γεγονότα θα κατανάλωσαν το διαθέσιμο αέριο, οδηγώντας σε πρώιμη αδράνεια.
Αυτή η σύνδεση επιλύει ορισμένες από τις αποκλίσεις μεταξύ των θεωρητικών προβλέψεων και των πρόσφατων δεδομένων παρατήρησης. Πολλαπλά Mergers θα επιτάχυνε τη γαλαξιακή ωρίμανση στο νεαρό σύμπαν.
Προγραμματισμένες μελλοντικές παρατηρήσεις
Οι επερχόμενες καμπάνιες James Webb θα αναλύσουν τις κινήσεις αερίων και αστεριών μέσα στο κουιντέτο. Οι μετρήσεις Essas θα αποσαφηνίσουν τη δυναμική των τροχιών και τη χρονολογία συγχώνευσης. Το πρόσθετο Dados θα ελέγξει εάν το σύστημα αντιπροσωπεύει μια μεμονωμένη περίπτωση ή ένα ευρύτερο μοτίβο.
Οι αναζητήσεις σε βάθος πεδίου θα εντοπίσουν άλλα παρόμοια παραδείγματα. Η επέκταση του καταλόγου θα βελτιώσει την κατανόηση της συχνότητας των πολύπλοκων αλληλεπιδράσεων στο πρώιμο σύμπαν.
Το Quintet του JWST αντιπροσωπεύει ένα ορόσημο στην παρατηρησιακή αστρονομία του πρώιμου σύμπαντος. Ο συνδυασμός βαθιάς απεικόνισης και φασματοσκοπίας αποκαλύπτει απροσδόκητες διαδικασίες που διαμόρφωσαν τις σημερινές κοσμικές δομές.
