JWST avslører en stjernestang på 7 kpc i GN20, og utfordrer tidlige universmodeller

Astrônomos ved hjelp av Telescópio Espacial James Webb (JWST) identifiserte en stjernestang i den massive galaksen GN20. Observada bare 1,5 milliarder år etter Big Bang, utfordrer denne oppdagelsen forventningene etablert av standardmodellen for galaksedannelse. Studien, ledet av Leindert A. Boogaard, av Universidade av Leiden, ble sendt til preprint-serveren arXiv 14. mai, og fremhevet et fenomen som tidligere ble ansett som usannsynlig i så unge galakser.

Stellar Barras er langstrakte strukturer av stjerner som krysser sentrum av en galakse, og fungerer som kosmiske trakter. Elas traktgass inn i den galaktiske kjernen, som intensiverer stjernedannelsen, gir drivstoff til sentrale sorte hull og bidrar til konstruksjonen av tette kjerner. I det nærliggende universet er disse stolpene vanlige, inkludert i Via Láctea, men dannelsen deres regnes som en langsom prosess, som tar milliarder av år å utvikle.

Descoberta og Observação av GN20

Galaksen GN20 er et massivt, gassrikt system som ligger med en rødforskyvning på 4, noe som gjør det fjernt og svakt. Apesar fra å være innhyllet i støv, tillot JWSTs midt-infrarøde instrument (MIRI) og nær-infrarøde kamera (NIRCam) penetrering av dette laget. Essas-verktøy har avslørt galaksens indre struktur i enestående detalj.

Isofotoanalyse, som måler hvordan galaksens lysstyrke strekker seg og roterer fra sentrum og utover, viste en skarp stangstruktur. Esta-stangen strekker seg syv kiloparsecs fra ende til ende. En uavhengig matematisk analyse av lysmønsteret bekreftet autonomt deteksjonen. Høyoppløselige submillimeter Observações-bilder fra Northern Extended Millimeter Array (NOEMA) bekreftet tilstedeværelsen av et stangformet trekk i det kartlagte støvet, og demonstrerte en sterk justering mellom stjernestangen og støvstangen.

Barra Estelar Desafia Modelos Teóricos

Deteksjonen av en stjernestang i GN20 er bemerkelsesverdig fordi, ifølge eksisterende teorier, burde dens eksistens være usannsynlig av minst tre grunnleggende årsaker. Forskerne indikerer at den primitive galaksen, rik på gass, ville ha ugunstige forhold for dannelsen av slike strukturer.

• Colapso Estrutural:Barras-stjerner som dannes normalt anses som spenstige, men de første forholdene i universet antydet at de ville kollapse under sin egen vekt.
• Tempo fra Crescimento:Å vokse en bar til syv kiloparsek vil ta milliarder av år, en periode som er uforenlig med den observerte alderen på GN20 (1,5 milliarder år etter Big Bang).
• Supressão av Gás:Den rikelige mengden gass i tidlige galakser skulle ha undertrykt eller forsinket dannelsen av stenger, ifølge standardmodeller.

Teamet påpeker imidlertid at alle disse hindringene kan overvinnes ved tilstedeværelsen av svært turbulent gass gjennom den indre disken med en høy gassfraksjon.

Turbulência fra Gás og Formação fra Barra

Forskning av Boogaard et al. antyder at nøkkelen til dannelsen av stjernestangen i GN20 ligger i gassens tilstand. Turbulens og den høye gassandelen i galaksens indre skive ville ha tillatt stangen å stabilisere seg og vokse. Esta er en avgjørende forklaring som integrerer observasjoner med teori, og skjerper vår forståelse av den tidlige utviklingen av galakser.

Embora-forskere nevner usikkerheter som å estimere stjernemassen til stangen og kjerneområdene på grunn av den ekstreme mengden støv, hovedkonklusjonen gjenstår. Eles hevder at GN20 er et gassrikt system og stjernelinjen er ekte. JWSTs MIRI-instrument var medvirkende til å gjøre støvet gjennomsiktig og avsløre disse komplekse interne strukturene.

Implicações til Evolução Galáctica

Detaljerte observasjoner av GN20 indikerer også hvor stjernedannelsen er konsentrert. På punktet der stangen møter den sørlige ytre skiven, samler gass seg og utløser et varmt punkt med intens stjernedannelse. I midten trekker stangen materiale innover, og gir næring til en kjernefysisk stjerneeksplosjon og muligens et supermassivt svart hull. Este-faktoren er sannsynligvis avgjørende for GN20s ekstraordinære stjernedannelseshastighet, som overstiger 1000 solmasser per år.

Essas høye stjernedannelseshastighet kan være drevet av stangen som fører gass og støv til sentrum, hvor den utløser en intens kjernefysisk stjerneeksplosjon i den gassrike disken og gir drivstoff til den potensielle aktive galaktiske kjernen. Oppdagelsen antyder at galakser som GN20 kanskje ikke bare er en fase i galaktisk evolusjon. Bar-drevet stjernedannelse kan forklare gåten om hvordan de massive, døde elliptiske galaksene observert i det nåværende universet nådde denne tilstanden, og hvorfor noen av dem ser ut til å ha blitt utryddet så tidlig. Este-funn representerer en betydelig manglende kobling i forståelsen av utviklingen av galakser.