Το JWST ανακάλυψε πρώιμους γαλαξίες έως και 4 φορές πιο μαζικούς από ό,τι πιστεύαμε

Οι πιο μαζικοί γαλαξίες στο πρώιμο σύμπαν περιέχουν πολύ περισσότερα μικρά, αμυδρά άστρα από ό,τι υπέθεταν οι αστρονόμοι, καθιστώντας τους έως και τέσσερις φορές βαρύτερους από ό,τι έδειχναν οι προηγούμενες εκτιμήσεις. Το εύρημα, που δημοσιεύθηκε τη Δευτέρα στο Nature Astronomy, εμβαθύνει σε έναν ήδη περίπλοκο γρίφο σχετικά με το πώς οι γαλαξίες μεγάλωσαν τόσο πολύ και τόσο γρήγορα μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.phys+1

Κρυμμένα άστρα πίσω από κοσμικούς ουρανοξύστες

Μια διεθνής ομάδα με επικεφαλής ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Λέιντεν χρησιμοποίησε εξαιρετικά βαθιά φάσματα από το όργανο NIRSpec του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb, σε συνδυασμό με επίγεια δεδομένα από την έρευνα LEGA-C του Πολύ Μεγάλου Τηλεσκοπίου (VLT), για να μελετήσει εννέα μαζικούς, αδρανείς γαλαξίες σε μετατόπιση προς το ερυθρό περίπου 0,7. Για πρώτη φορά σε τέτοιες αποστάσεις, η ομάδα μέτρησε αξιόπιστα την αναλογία των άστρων χαμηλής μάζας σε σχέση με τα φωτεινότερα, πιο μαζικά αντίστοιχά τους.arxiv+1

Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι αυτοί οι γαλαξίες φιλοξενούν ένα πολύ μεγαλύτερο κλάσμα άστρων χαμηλής μάζας από ό,τι λιγότερο μαζικοί γαλαξίες όπως ο δικός μας Γαλαξίας, ένα φαινόμενο που περιγράφεται ως μια «πλούσια σε μικρά άστρα» αρχική συνάρτηση μάζας. Η αρχική συνάρτηση μάζας, ή IMF, είναι το στατιστικό εργαλείο που χρησιμοποιούν οι αστρονόμοι για να συμπεράνουν τον πλήρη αστρικό πληθυσμό ενός γαλαξία από το συλλογικό του φως, το οποίο κυριαρχείται από τα φωτεινότερα άστρα.universetoday+1

«Αν ένας γαλαξίας ήταν μια πόλη, τα φωτεινότερα άστρα θα ήταν οι ουρανοξύστες που τραβούν αμέσως το βλέμμα από μακριά», δήλωσε η επικεφαλής συγγραφέας Chloe Cheng, η οποία έλαβε πρόσφατα το διδακτορικό της από το Πανεπιστήμιο του Λέιντεν. «Τα μοντέλα μας αποδεικνύουν ότι ένας πολύ πιο πολυάριθμος πληθυσμός άστρων χαμηλής μάζας κρύβεται από εκείνα τα σπάνια, φωτεινά άστρα, όπως σπίτια κρυμμένα ανάμεσα σε ουρανοξύστες».phys

Το πρόβλημα του συντελεστή τέσσερα

Οι επιπτώσεις είναι έντονες για τους ήδη «απίστευτα πρώιμους» γαλαξίες του. Για τους δύο παλαιότερους γαλαξίες στο δείγμα, άμεσους απογόνους αυτών των αινιγματικών αντικειμένων, οι «πλούσιες σε μικρά άστρα» IMF αυξάνουν τις εκτιμώμενες αστρικές μάζες κατά συντελεστή τρία έως τέσσερα. Ένας γαλαξίας, ο οποίος πιθανότατα σχηματίστηκε λιγότερο από 1,5 δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, μπορεί να είναι τέσσερις φορές πιο μαζικός από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως.universiteitleiden+1

Από την εκτόξευση του, οι αστρονόμοι προσπαθούν να κατανοήσουν την ανακάλυψη εκπληκτικά μαζικών και ώριμων γαλαξιών που υπήρχαν μέσα σε περίπου 500 εκατομμύρια χρόνια από τη Μεγάλη Έκρηξη, αντικείμενα που τα τυπικά μοντέλα σχηματισμού γαλαξιών δυσκολεύονταν να εξηγήσουν. Αυτές οι νέες μετρήσεις απλώς ενισχύουν αυτή την ένταση.nature+1

Ευρύτερες συνέπειες

Η έρευνα έχει επιπτώσεις πέρα από την εξέλιξη των γαλαξιών. «Πολύ μεγαλύτερη μάζα από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως είναι κρυμμένη σε άστρα χαμηλής μάζας», δήλωσε η Mariska Kriek από το Πανεπιστήμιο του Λέιντεν, η οποία ηγήθηκε της μελέτης. «Καθώς πολλοί πλανήτες βρίσκονται σε τροχιά γύρω από άστρα χαμηλής μάζας, αυτό θα μπορούσε ακόμη και να υποδηλώνει ότι σχηματίστηκαν περισσότεροι πλανήτες στο πρώιμο σύμπαν από ό,τι είχαμε υποθέσει προηγουμένως».phys+1

Η ομάδα σχεδιάζει να εφαρμόσει τις μεθόδους της σε ακόμη παλαιότερους γαλαξίες τα επόμενα χρόνια, εξερευνώντας πιο κοντά στην εποχή που σχηματίστηκαν οι πρώτες γενιές άστρων.