JWST: Varhaiset galaksit jopa neljä kertaa luultua massiivisempia

Varhaisen maailmankaikkeuden massiivisimmat galaksit sisältävät paljon enemmän pieniä ja himmeitä tähtiä kuin tähtitieteilijät olivat olettaneet, mikä tekee niistä jopa neljä kertaa painavampia kuin aiemmat arviot antoivat ymmärtää. Maanantaina Nature Astronomy -lehdessä julkaistu löydös syventää jo ennestään hämmentävää arvoitusta siitä, miten galaksit kasvoivat niin suuriksi niin nopeasti alkuräjähdyksen jälkeen.phys+1

Kosmisten pilvenpiirtäjien taakse kätkeytyvät tähdet

Kansainvälinen tutkijaryhmä, jota johti Leidenin yliopiston tutkijat, käytti James Webb -avaruusteleskoopin NIRSpec-instrumentin erittäin syviä spektrejä yhdistettynä Very Large Telescope -teleskoopin LEGA-C-kartoituksen maanpäällisiin tietoihin tutkiakseen yhdeksää massiivista, passiivista galaksia noin 0,7 punasiirtymän etäisyydellä. Ensimmäistä kertaa näin suurilla etäisyyksillä ryhmä mittasi luotettavasti pienen massan tähtien osuuden suhteessa niiden kirkkaampiin ja massiivisempiin vastineisiin.arxiv+1

Tulokset osoittavat, että näissä galakseissa on paljon suurempi osuus pienen massan tähtiä kuin vähemmän massiivisissa galakseissa, kuten Linnunradassamme. Ilmiötä kuvataan "pienitähtipitoiseksi" alkuperäiseksi massafunktioksi. Alkuperäinen massafunktio (IMF) on tilastollinen työkalu, jota tähtitieteilijät käyttävät galaksin koko tähtipopulaation päättelemiseen sen yhteisvalosta, jota hallitsevat kirkkaimmat tähdet.universetoday+1

"Jos galaksi olisi kaupunki, kirkkaimmat tähdet olisivat pilvenpiirtäjiä, jotka kiinnittävät huomiosi välittömästi kaukaa", sanoo pääkirjoittaja Chloe Cheng, joka suoritti hiljattain tohtorintutkintonsa Leidenin yliopistossa. "Mallimme osoittavat, että harvinaisten, kirkkaiden tähtien taakse kätkeytyy paljon suurempi pienen massan tähtien populaatio, kuin taloja pilvenpiirtäjien välissä."phys

Nelinkertainen ongelma

Seuraukset ovat merkittäviä JWST:n jo ennestään "mahottoman varhaisille" galakseille. Otoksen kahden vanhimman galaksin kohdalla, jotka ovat näiden hämmentävien kohteiden suoria jälkeläisiä, pienitähtipitoiset IMF:t nostavat arvioituja tähtimassoja kolmesta neljään kertaan. Yksi galaksi, joka muodostui todennäköisesti alle 1,5 miljardia vuotta alkuräjähdyksen jälkeen, saattaa olla neljä kertaa massiivisempi kuin aiemmin luultiin.universiteitleiden+1

JWST:n laukaisusta lähtien tähtitieteilijät ovat painineet yllättävän massiivisten ja kypsien galaksien löytymisen kanssa, jotka olivat olemassa noin 500 miljoonaa vuotta alkuräjähdyksen jälkeen – kohteita, joita tavanomaiset galaksien muodostumismallit eivät kyenneet selittämään. Nämä uudet mittaukset vain vahvistavat tätä ristiriitaa.nature+1

Laajemmat seuraukset

Tutkimuksella on vaikutuksia, jotka ulottuvat galaksien kehitystä pidemmälle. "Pienen massan tähtiin on kätkeytynyt paljon enemmän massaa kuin aiemmin luultiin", sanoo tutkimusta johtanut Mariska Kriek Leidenin yliopistosta. "Koska monet planeetat kiertävät pienen massan tähtiä, tämä voi jopa viitata siihen, että varhaisessa maailmankaikkeudessa muodostui enemmän planeettoja kuin olimme aiemmin olettaneet."phys+1

Ryhmä aikoo soveltaa menetelmiään vielä varhaisempiin galakseihin tulevina vuosina ja tutkia tarkemmin aikaa, jolloin ensimmäiset tähtisukupolvet muodostuivat.