Telescopul James Webb descoperă o coliziune „extrem de rară” între cinci galaxii în universul timpuriu

Fuziunile galactice joacă un rol cheie în formarea galaxiilor în universul timpuriu. Deși nu sunt frecvente, sistemele de fuziune există, implicând de obicei două galaxii. Cu toate acestea, fuziunea recent identificată, supranumită Quintetul JWST, conține cel puțin cinci galaxii și 17 aglomerări galactice.

„Descoperirea unui astfel de sistem cu cinci galaxii legate fizic este extrem de rară, atât în simulările actuale, cât și în observații”, a declarat autorul principal al studiului, Weida Hu, cercetător postdoctoral la Universitatea Texas A&M.

„Probabilitatea de a detecta chiar și o singură [fuziune de galaxii multiple] este destul de scăzută, ceea ce ridică posibilitatea ca noi să fi avut „noroc” în identificarea acestui sistem atât de devreme”, a declarat Hu pentru Live Science.

Aceste galaxii sunt numite galaxii cu linii de emisie, deoarece au semnături proeminente în lumina lor, în special cele emise de hidrogen și oxigen, care sunt semne revelatoare ale formării de noi stele.

Telescopul James Webb dezvăluie că Earendel, cea mai îndepărtată stea cunoscută, s-ar putea să nu fie de fapt o stea

Telescopul James Webb detectează pe Pluto o climă fără precedent în sistemul solar

Puterea celor doi

Cercetarea, publicată pe 15 august în revista Nature Astronomy, a utilizat o combinație de date JWST și Hubble.

Camera JWST în infraroșu apropiat (NIRCam) a sugerat existența unui halou mare de gaz în jurul grupului de galaxii, ceea ce înseamnă că cele cinci galaxii nu sunt independente, ci sunt conectate fizic și încorporate în același sistem, a explicat Hu.

Deși unele dintre aceste galaxii au fost detectate anterior cu ajutorul telescopului Hubble, „numai datele JWST ne spun că cele cinci galaxii au aceeași deplasare spre roșu și interacționează între ele”, a adăugat Hu.

Hu a sugerat că ar putea exista alte galaxii slabe sau ascunse legate de Quintetul JWST care nu au fost încă detectate. Dar descoperirea acestor galaxii poate necesita observații avansate pe mai multe lungimi de undă.

Fuziunile din universul timpuriu care implică mai mult de două galaxii sunt extrem de rare, a spus Christopher Conselice, profesor de astronomie extragalactică la Universitatea din Manchester, care nu a fost implicat în studiu.

„Dacă ne uităm la toate galaxiile, atunci 20-30% dintre ele vor fi într-o fuziune. Vor fi doar două galaxii. Proporția acestor sisteme cu fuziuni multiple va fi mult, mult mai mică, și nu avem încă statistici în acest sens, dar cu siguranță mai mică de 1%”, a declarat Conselice pentru Live Science.

Echipa a descoperit că cele două galaxii principale din sistem par să fie separate de o distanță de 43.300 de ani-lumină, iar cea mai îndepărtată pereche dintre toate galaxiile din sistem pare să fie la o distanță de 60.700 de ani-lumină.

„Faptul că galaxiile sunt apropiate spațial indică faptul că probabil se vor uni”, a spus Conselice. „Există o anumită marjă de interpretare cu privire la faptul că unele obiecte ar putea face parte din aceeași galaxie”, a adăugat el.

Vărul îndepărtat

Acest sistem este similar cu omologul său din universul local, Cvintetul lui Stephan, care este o fuziune a patru galaxii, cu o a cincea galaxie care apare în aceeași parte a cerului, dar nu se unește.

„O asemănare izbitoare este prezența unei punți de material care leagă două galaxii în Cvintetul JWST – o caracteristică observată și în Cvintetul lui Stephan, care indică cozile de maree produse de interacțiunea galaxiilor”, a spus Hu. „Cu toate acestea, rata de formare a stelelor în Cvintetul JWST este mult mai mare”.

În timp ce toate galaxiile din Cvintetul lui Stephan sunt sisteme mult mai vechi din universul apropiat și, prin urmare, sunt mai puțin active, galaxiile din Cvintetul JWST sunt bogate în gaz și formează cu vigoare noi stele la o rată mai mare decât cea așteptată pentru acea perioadă.

Cvintetul JWST, cu cel puțin cinci galaxii și 17 aglomerări de galaxii, are o masă stelară totală de 10 miliarde de sori. Studiul sugerează că masa mare și rata de formare a stelelor indică faptul că galaxiile din fuziune pot evolua într-o galaxie masivă inactivă, apărând la aproximativ 1 miliard până la 1.5 miliarde de ani după Big Bang.

Galaxiile inactive sunt cele care încetează să mai formeze stele noi. Studiile anterioare ale JWST au detectat câteva dintre ele în universul timpuriu, ceea ce a ridicat întrebări cu privire la modul în care galaxiile ar putea deveni „moarte” atât de devreme în univers.

Viitorul galaxiilor, incert

Conselice a spus că viitorul galaxiilor care fuzionează este o mare întrebare. Ele ar putea ajunge să fie galaxii care formează stele, dar cu o activitate mai redusă, sau ar putea pur și simplu să devină „moarte” sau pasive în timp. Viitorul sistemului va depinde, de asemenea, de faptul dacă galaxiile găzduiesc găuri negre care se hrănesc activ, ceea ce ar putea împinge sistemul să se stingă.

Dacă galaxiile care fuzionează se transformă într-un sistem mort, Quintetul JWST ar putea explica modul în care galaxiile masive inactive se pot forma rapid prin fuziunea galaxiilor mai mici, cu explozii stelare, în universul timpuriu.

Dacă în viitoarele studii JWST se vor găsi mai multe sisteme precum Quintetul JWST, cercetătorii vor putea studia frecvența cu care apar aceste grupuri de galaxii în fuziune, natura lor și vor putea examina condițiile în care se formează.

Acest lucru le va permite cercetătorilor să verifice dacă aceste sisteme aparțin unei clase rare prevăzute de modelul standard actual al universului sau dacă sugerează noi mecanisme în acțiune.