JWST ser en Mælkevejslignende galakse komme sammen i det tidlige univers

På trods af JWST's kraft er denne fjerne, ældgamle galakse kun synlig gennem gravitationslinser fra en massiv klynge af forgrundsgalakser. Linserne får Firefly Sparkle til at fremstå som en bue. To andre galakser er også i nærheden, kaldet Firefly BF (Bedste ven) og Firefly NBF (New Best Friend.)

"The Firefly Sparkle udviser de kendetegn, der forventes af en fremtidig galakse af Mælkevejstypen, der er fanget under dens tidligste og mest gasrige dannelsesstadium," skriver forfatterne. Den unge galakses masse er koncentreret i 10 hobe, som spænder fra omkring 200.000 solmasser til 630.000 solmasser. Ifølge forfatterne "skræver disse klynger grænsen mellem lavmassegalakser og højmassekuglehobe."

Disse klynger er vigtige, fordi de er ledetråde til, hvordan galaksen vokser. Forskerne var i stand til at måle alderen på hobene og deres stjernedannelseshistorier. De fandt ud af, at de oplevede et udbrud af stjernedannelse på omtrent samme tidspunkt. "Klyngealdre tyder på, at de er gravitationsmæssigt bundet til stjernedannelseshistorier, der viser et nyligt stjerneudbrud muligvis udløst af interaktionen med en ledsagende galakse ved samme rødforskydning i en projiceret afstand på ~2 kpc væk fra Firefly Sparkle."

Der er to kandidater til den interagerende galakse:Firefly Best Friend (BF) og Firefly New Best Friend (NBF). Men NBF er omkring 13 kpcs væk, mens BF er omkring to kpcs væk, hvilket gør BF til den sandsynlige interaktør. "Svage lysstyrkeegenskaber med lav overflade er synlige i hjørnerne af buen tæt på naboen, hvilket antyder en mulig interaktion mellem de to galakser [FS og BF], som kan have udløst et udbrud af stjernedannelse i dem begge," forklarer forskerne.

Forskerne var særligt opmærksomme på den centrale klynge. De fandt ud af, at temperaturen er ekstremt høj ved omkring 40.000 Kelvin (40.000°C; 72.000°F.) Den har også en toptung initial massefunktion, et signal om, at den er dannet i et meget metalfattigt miljø. Disse observationer og andre beviser viser, at Firefly Sparkle meget sandsynligt er en stamfader til galakser som vores. Af disse grunde "... giver Firefly Sparkle et hidtil uset casestudie af en Mælkevejslignende galakse i de tidligste stadier af dens samling i kun et 600 millioner år gammelt univers," skriver forfatterne.

Heldigvis har forskerne bag disse resultater en kraftig supercomputersimulering at sammenligne observationer med. Det hedder Illustris TNG. Det er en massiv kosmologisk magnetohydrodynamisk simulering baseret på en omfattende fysisk model af universet. Illustris TNG har lavet tre kørsler, kaldet TNG50, TNG 100 og TNG 300. Forskerne sammenlignede deres resultater med TNG 50.

At finde disse gamle stjernehobe er spændende, men vi kan ikke antage, at de vil overleve intakte. Der er tidevands- og fordampningskræfter på vej. Forfatterne undersøgte stabiliteten af ​​de individuelle stjernehobe, og hvordan de vil klare sig over tid.

"De fleste af disse stjernehobe forventes at overleve til det nuværende univers og vil udvide sig og derefter blive revet fra hinanden for at danne stjerneskiven og galaksens glorie," forklarer forfatterne. "Den eneste måde, de overlever på, er at blive smidt ud til store afstande, væk fra galaksens tætte tidevandsfelt." De, der bliver smidt ud, kan blive ved som kuglehobe.

Et af JWST's primære videnskabelige mål er at studere, hvordan galakser dannedes og udviklede sig i det tidlige univers. Ved at finde en, hvori der stadig dannes klynger, når rumteleskopet sit mål.

"The Firefly Sparkle repræsenterer en af ​​JWST's første spektrofotometriske observationer af en ekstremt linseformet galakse, der samles ved høje rødforskydninger, med klynger, der er i færd med at dannes i stedet for at ses i senere epoker," konkluderer forfatterne.

Flere oplysninger: Lamiya Mowla et al., The Firefly Sparkle:The Earliest Stages of Assembly of A Milky Way-type Galaxy in a 600 Myr Old Universe, arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2402.08696

Leveret af Universe Today