Ogromny wirujący dysk widziany głęboko we wszechświecie stanowi wyzwanie dla naszego zrozumienia galaktyk

Ogromna, obracająca się galaktyka tarczowa została znaleziona głęboko w wszechświat – i kwestionuje nasze rozumienie galaktyk.

Dysk powstał 1,5 miliarda lat po Wielkim Wybuchu, znacznie wcześniej niż przewidywano w naszym obecnym rozumieniu tworzenia się galaktyk. To, że taka galaktyka mogła powstać tak wcześnie w historii wszechświata, wskazuje, że nasze tradycyjne rozumienie – gdzie galaktyki gromadzą się w hierarchii, w późnej historii kosmosu – może być błędne.

Odkrycie może pomóc w rozwiązaniu zagadki dotyczącej jednego z najgłębszych pytań w kosmologii: jak wszechświat zmienił się ze swego nijakiego, bezkształtnego stanu na samym początku w złożoną i ustrukturyzowaną sieć gwiazd i galaktyk, które nas otaczają.

Oprócz tego, że jest to najwcześniejszy taki dysk, jaki kiedykolwiek zauważono, jest on także najodleglejszy, jaki kiedykolwiek widziano, i jest tak daleko, że naukowcy są w stanie go zobaczyć w momencie, gdy wszechświat miał zaledwie jedną dziesiątą swojego obecnego wieku. Obiekt o nazwie Dysk Wolfe'a wiruje z prędkością 170 mil na sekundę i ma masę 72 miliardów razy większą niż nasze Słońce.

Nasze obecne rozumienie galaktyk sugeruje, że najpierw powstają „aureole” ciemnej materii, które następnie przyciągają otaczający gaz i łączą się w większe struktury, z których powstają gwiazdy. Z biegiem czasu prowadzi to do wzrostu galaktyk.

Taki model sugeruje, że gdy gaz wpada do tarczy, jest on podgrzewany, pozostawiając kulistą strukturę, która musi ostygnąć, zanim będzie w stanie uformować dysk.

Ale nowo odkryta galaktyka zawiera zimny, zakurzony, wirujący dysk, pomimo faktu, że uformował się tak wcześnie we wszechświecie. Sugeruje to, że gaz mógł być chłodny, gdy wpadł do powstającej galaktyki, umożliwiając szybkie formowanie się dysku.

W takim przypadku masywne dyski gazowe mogłyby powstać 2,5 miliarda lat wcześniej, niż sądzili naukowcy, według badań opublikowanych przez Marcela Neelemana i współpracowników w Natura.

Taka „akumulacja w trybie zimnym” zmieniłaby nasze wyobrażenie o tym, kiedy i jak galaktyki dyskowe – w tym nasza Droga Mleczna – mogą się tworzyć. To z kolei może zmienić nasze rozumienie wszechświata, umożliwiając nam lepszy obraz tego, w jaki sposób materia jest najpierw łączona w większe struktury, które nas otaczają.

„Uważamy, że dysk Wolfe'a urósł przede wszystkim dzięki ciągłemu wzrostowi zimnego gazu” – powiedział J. Xavier Prochaska z University of California w Santa Cruz i współautor artykułu. „Jednak jednym z pytań, które pozostają, jest to, jak złożyć tak dużą masę gazową, zachowując stosunkowo stabilny, obracający się dysk”.

Odkrycie opiera się tylko na jednej galaktyce, dlatego trudno jest uogólnić na podstawie odkryć, zauważa Alfred Tiley z Międzynarodowego Centrum Badań Radio Astronomy Research, który nie pracował nad badaniem, w artykule towarzyszącym. Jako takie, podobne obserwacje większej liczby galaktyk są wymagane, zanim naukowcy stwierdzą, że nowo odkryty dysk reprezentuje szerszy trend, pisze.

„Niemniej odkrycia Neelemana i współpracowników podekscytują astronomów i otworzą nową epokę historii Wszechświata dla badań nad wczesną formacją galaktyk” – podsumowuje dr Tiley.

Badanie „Zimna, masywna, obracająca się galaktyka dyskowa 1,5 miliarda lat po Wielkim Wybuchu” została opublikowana w Natura dzisiaj.