Naukowcy znaleźli dowody na to, że najsłabsze galaktyki satelitarne krążące wokół naszej własnej Drogi Mlecznej, należą do pierwszych galaktyk, które powstały w naszym Wszechświecie.
Astronomowie z Durham University oraz z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics zidentyfikowali jedne z najstarszych galaktyk we Wszechświecie. Krążą one wokół naszej galaktyki – Drogi Mlecznej. Badacze wyjaśniają, że odkrycie niektórych najwcześniejszych galaktyk Wszechświata, można porównać do znalezienia szczątków pierwszych ludzi zamieszkujących Ziemię.
Odkrycie opisano w publikacji, która ukazała się w „The Astrophysical Journal”.
Ustalenia grupy badawczej sugerują, że galaktyki, w tym Segue-1, Bootes I, Tucana II i Ursa Major I, są w rzeczywistości jednymi z pierwszych galaktyk, jakie kiedykolwiek powstały. Ich wiek oszacowano na ponad 13 miliardów lat.
Kiedy Wszechświat liczył około 380 000 lat, powstały pierwsze atomy. Były to atomy wodoru, najprostszego z pierwiastków w układzie okresowym. Atomy te gromadziły się w obłoki, a ich temperatura stopniowo się ochładzała. Gromadziły się w małych skupiskach lub „halo” ciemnej materii, która wyłoniła się z Wielkiego Wybuchu.
Ta faza chłodzenia, znana jako kosmiczne „Wieki Ciemne”, trwała kilkaset milionów lat. Wieki Ciemne w astronomii to początkowy etap ewolucji Wszechświata. Rozpoczął się od około 300-500 tys. lat po Wielkim Wybuchu. To etap przejściowy między jednolitym, równomiernie rozmieszczonym stanem materii, a dzisiejszym, skomplikowanym Wszechświatem. Pod koniec tego etapu ochłodzony gaz stał się niestabilny i zaczęły tworzyć się gwiazdy, które składały się w pierwsze w historii galaktyki. Blask pierwszych gwiazd zakończył się okres określany kosmicznymi „Wiekami Ciemnymi”.
Sownak Bose z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics współpracując z Alis Deason i Carlosem Frenkiem z Durham University, zidentyfikował dwie populacje galaktyk satelitarnych krążących wokół Drogi Mlecznej. Pierwsza była bardzo słabą populacją składającą się z galaktyk, które powstały podczas „kosmicznych wieków ciemnych”. Druga był nieco jaśniejszą populacją składającą się z galaktyk, które powstały setki milionów lat później, kiedy wodór, który został zjonizowany przez intensywne promieniowanie ultrafioletowe emitowane przez pierwsze gwiazdy, był w stanie ochłodzić się w bardziej masywne halo ciemnej materii.
Co niezwykłe, zespół odkrył, że model formowania się galaktyk, który opracowali wcześniej, doskonale zgadzał się ze zgromadzonymi danymi, pozwalając im wywnioskować czas formowania się galaktyk satelitarnych.
– Znalezienie kilku pierwszych galaktyk, które utworzyły się w naszym Wszechświecie i to na własnym podwórku, w otoczeniu Drogi Mlecznej, jest astronomicznym odpowiednikiem odnalezienia szczątków pierwszych ludzi zamieszkujących Ziemię. To niezwykle ekscytujące. Nasze odkrycie wspiera obecny model ewolucji naszego Wszechświata, tzw. Model Lambda-CDM, w którym cząstki elementarne tworzące ciemną materię napędzają kosmiczną ewolucję – powiedział Frenk.
Rozkład galaktyk satelitarnych krążących wokół galaktyki symulowanej komputerowo, zgodnie z przewidywaniami modelu kosmologicznego Lambda-CDM. Na niebiesko oznaczono jaśniejsze galaktyki satelitarne. Na biało te drobne – tak małe, że są słabo widoczne, ale należą do najstarszych galaktyk we Wszechświecie. Fot. Institute for Computational Cosmology, Durham University, UK/ Heidelberg Institute for Theoretical Studies, Germany / Max Planck Institute for Astrophysics, Germany
Intensywne promieniowanie ultrafioletowe emitowane przez pierwsze galaktyki zniszczyło pozostałe atomy wodoru przez ich jonizację (wybicie ich elektronów), co utrudniało ochładzanie gazu i tworzenie nowych gwiazd. Proces formowania się galaktyk zatrzymał się i żadne nowe galaktyki nie mogły powstać przez następne miliardy lat.
W końcu halo ciemnej materii stało się tak masywne, że nawet zjonizowany gaz mógł się ochłodzić. Powstawanie galaktyki zostało wznowione, a kulminacją tego procesu było powstanie spektakularnych jasnych galaktyk, takich jak nasza Droga Mleczna.
– Miłym aspektem tej pracy jest podkreślenie komplementarności między przewidywaniami modelu teoretycznego a rzeczywistymi danymi. Dziesięć lat temu najsłabsze galaktyki w pobliżu Drogi Mlecznej zostałyby pewnie przeoczone. Obecnie, dzięki rosnącej czułości instrumentów do przeglądu nieba, pojawiło się całe grono najdrobniejszych galaktyk, co pozwoliło nam przetestować modele teoretyczne w nowy środowisku – wyjaśniło Bose.
– Jest to wspaniały przykład tego, w jaki sposób obserwacje najdrobniejszych galaktyk karłowatych przebywających w naszej własnej Drodze Mlecznej mogą być wykorzystane do poznania wczesnego Wszechświata – uzupełniła kolegów Deason.
Źródło: Durham University, fot. Institute for Computational Cosmology, Durham University, UK/ Heidelberg Institute for Theoretical Studies, Germany / Max Planck Institute for Astrophysics, Germany.
