Teleskop Jamesa Webba po raz kolejny udowadnia, iż młody Wszechświat był wszystkim, tylko nie spokojnym miejscem. Astronomowie wypatrzyli rekordowo odległą galaktykę typu meduza. To odkrycie sugeruje, iż galaktyczne środowiska potrafiły być brutalne znacznie wcześniej, niż dotąd sądzono.
Nowy obiekt nosi katalogową nazwę COSMOS2020-635829 i został znaleziony w danych zebranych przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, który od końca 2021 r. przeczesuje niebo w podczerwieni. Ziemia widzi tę galaktykę taką, jaka była 8,5 mld lat temu – w czasach, gdy Wszechświat miał nieco ponad połowę obecnego wieku.
Galaktyka znajduje się w odległej gromadzie, czyli w kosmicznym miasteczku złożonym z setek, a choćby tysięcy galaktyk stłoczonych w jednym rejonie przestrzeni. Gęste, rozgrzane do milionów stopni gazowe halo otaczające takie gromady działa na wędrujące przez nie galaktyki jak huragan. I właśnie ten wiatr jest odpowiedzialny za niezwykły wygląd nowej meduzy.
Jak powstają galaktyczne macki?
Galaktyki typu meduza zawdzięczają swój przydomek długim smugom gazu, które ciągną się za nimi niczym macki morskiego stworzenia. Gdy galaktyka z dużą prędkością wpada w gęste wnętrze gromady, zderza się z otaczającym ją rozrzedzonym, ale bardzo gorącym gazem. To zderzenie nazywa się odzieraniem pod ciśnieniem dynamicznym. Oznacza, iż gaz z dysku galaktyki jest dosłownie zdmuchiwany w tył, tak jak wiatr wyrywa z parasola materiał i ciągnie go za sobą.
W normalnych warunkach to właśnie ten gaz jest paliwem do produkcji nowych gwiazd. Kiedy zostaje wywiany z głównej części galaktyki, tworzy długie, świecące pasma, w których kondensują się nowe, gorące gromady gwiazd. W przypadku COSMOS2020-635829 dokładnie takie jasne niebieskawe węzły widać wzdłuż całej wypływającej z dysku smugi.
Co tak naprawdę zobaczył Webb?
Z zewnątrz COSMOS2020-635829 wygląda jak dość zwyczajna galaktyka spiralna. Prawdziwa niespodzianka kryje się jednak dopiero w danych Webba. Pod symetrycznym dyskiem ciągnie się jednostronny ogon gazu i młodych gwiazd. Na zdjęciach w podczerwieni przypomina on kosmiczny strumień rozżarzonej waty cukrowej, odrywający się od galaktyki i ciągnący na setki tysięcy lat świetlnych.
Badacze z University of Waterloo przeanalizowali widma tego ogona, korzystając oprócz Webba także z teleskopu Gemini North na Hawajach. Widmo pokazało, iż gaz w mackach jest zjonizowany (atomy są pozbawione części elektronów), a w samym ogonie siedzą gromady młodych gwiazd, prawdopodobnie uformowanych już poza dyskiem galaktyki.
To zjawisko jest ważne z dwóch powodów. Po pierwsze, pokazuje, iż galaktyka nie tylko traci gaz, ale jednocześnie wciąż intensywnie tworzy gwiazdy, choć już nie w swoim domu, ale w wyrwanym przez gromadę ogonie. Ponadto część z tych gwiazd może kiedyś odpłynąć tak daleko, iż stworzą osobne, maleńkie galaktyki karłowate, albo wrócą i zasilą dysk macierzystej meduzy.
Młody Wszechświat był agresywniejszy, niż myśleliśmy
Do tej pory astronomowie zakładali, iż tak agresywne środowisko, jakie obserwujemy w pobliskich gromadach galaktyk, powstało stosunkowo późno w historii kosmosu. Uważano, iż we wczesnym Wszechświecie gromady dopiero się zbierały i nie miały jeszcze tak gęstego, gorącego gazu, by zdzierać materię z przelatujących galaktyk.
Rekordowo odległa galaktyka meduza z całą pewnością podważa te założenia. Skoro już 8,5 mld lat temu odzieraniem pod ciśnieniem działało tak skutecznie, znaczy to, iż część gromad była dojrzała dużo wcześniej. A to z kolei tłumaczy, skąd dziś w gromadach bierze się tak liczna populacja martwych galaktyk – pozbawionych gazu i niemal całkowicie wygaszonych. Kosmiczny huragan mógł je ogołacać z paliwa gwiazdowego od bardzo dawna.
Na razie COSMOS2020-635829 jest tak naprawdę tylko kandydatką na galaktykę typu meduza. Aby sprawę dopiąć na ostatni guzik, potrzeba jeszcze dokładniejszych obserwacji struktury gromady i samego ogona gazowego. Zespół Iana Robertsa już wystąpił o kolejne godziny pracy Webba, by obejrzeć to niezwykłe zjawisko w jeszcze wyższej rozdzielczości i w innych zakresach widma.
