Hiányzó galaxisokat sikerült azonosítani

Az Ősrobbanás utáni első egymilliárd évben alakultak ki azok a galaxisok, amelyekre a Massachusettsi Egyetem (Amherst) vezette nemzetközi kutatócsoport rábukkant. E porban gazdag, csillagképző galaxisokat (DSFG) az 1990-es évek vége óta ismerjük, ezek 1,5-3 milliárd évvel az Ősrobbanás utániak voltak. A most azonosított galaxisok sokkal régebbiek, a világegyetemünk első egymilliárd évében léteztek. Bár néhány extrém fényes példányukról volt már tudomásunk, most sikerült kimutatni, hogy nemcsak afféle különlegességek voltak ezek.

Számos átlagos és egészen hétköznapi poros csillagképző galaxisra bukkantak rá a kutatók, amelyek ráadásul jól illeszthetők egy sorozatba. A felfedezésről a The Astrophysical Journal Letters folyóiratban számoltak be.

Nagyon sok csillagászati felmérésben a látható fényt és az ultraibolya sugárzást használják – azonban ezek a poros galaxisok az efféle megfigyelésekre nem alkalmasak. A bennük lévő nagy tömegű por ugyanis elnyeli a fényt, ezért lehetett, hogy korábban csak néhány extrém fényeset ismertünk közülük.

Azonban a technológiánk fejlődik, és ma már rendelkezésre állnak azok a speciális rádióteleszkópok, amelyekkel a szubmilliméteres tartományú sugárzást tudjuk detektálni. (Ez a rádiótartomány az elektromágneses spektrumban szomszédos a távoli infravörössel egyébként.) E területen dolgozik például az ALMA (Atacamai Nagyméretű Milliméteres/ Szubmilliméteres Hálózat), amelynek a mostani felfedezésben is főszerep jutott.

A másik főszereplő a James Webb-űrteleszkóp, amely infravörös tartományban figyelte meg ezeket az objektumokat. A mérései segítségével modellezték e galaxisjelöltek fényeloszlását, abból a megállapították a tömeget, és kiszűrték azokat a jellemzőket, amelyek a csillagkeletkezésre utalnak. A JWST által így kiszűrt lehetséges galaxisokat azután az ALMA tüzetes ellenőrzésnek vetette alá és megerősítette, hogy ezek valóban porban gazdag csillagképző galaxisok. Összesen 70 jelöltet talált a JWST, ezekből 20 esett az ALMA által megfigyelt égboltrészre, és 18 esetében igazolták is a vizsgálatai a feltételezést.

A most azonosított galaxisok egy fejlődési sorozatba illenek, ez pedig különösen értékessé teszi őket. Még úgy 20 éve, a Hubble-űrteleszkóp kezdte el megmutatni azokat az ultraibolya tartományban nagyon fényes, korai galaxisokat, amelyek csoportját aztán a Webb-űrteleszkóp jelentősen tudta bővíteni. Csak a JWST érzékenységének köszönhetően, 2-3 éve találtunk rá a nagyon korai, pár százmillió évvel az Ősrobbanás után már létezett UV-galaxisokra! Ezek jelenleg a legkorábbi ismert galaxisok egyébként.

A mostani sorozattal egy következő fejlődési állapotot ismerhettünk meg. A DSFG-k e korai galaxisok azon stádiumát képviselik, amikor már sok csillag született bennük, és rengeteg por halmozódott fel az első, igen gyorsan kiégő és felrobbanó csillagok maradványaiként. Ugyanezen folyamat nagy mennyiségű nehezebb elem felhalmozódásával is járt. A folyamat harmadik lépcsőfokát szintén nem túl régóta ismerjük, a felfedezésük hasonló volt az UV-galaxisokéhoz.

Ezek az igen nagy méretű galaxisok 1-2 milliárd évvel az Ősrobbanás utániak, és már nem zajlik bennük csillagkeletkezés, ezért nyugodt galaxisoknak hívják őket. Voltaképp aggastyánok ezek, olyan hatalmas, sok milliárd öreg csillagot tartalmazó galaxisok, amelyek gyors, aktív életük végére értek, nincsenek meg már bennük a csillagkeletkezéshez szükséges anyagok. Innentől kezdve hosszú, békés öregkor áll csak előttük.

Ezek az eredmények arra is utalnak, hogy a világegyetemünkben hamarabb elkezdődhetett a csillagkeletkezés, mint eddig gondoltuk. Valami még hiányzik a tudásunkból, a modelljeinkből ahhoz, hogy pontosan megérthessük ezeket a korai időszakokat.