● news.bsdnet.hu

A James Webb űrtávcső segítségével tett új felfedezés nem csak arra a mindeddig megfejtetlen kérdésre adhat választ, hogy mi állhat az univerzum korai galaxisainak a szokatlanul gyors halála mögött, de azt is előrevetítheti, hogy a távoli jövőben milyen sorsra jut a Tejútrendszer. A galaxisok ütközése régóta ismert jelenség a csillagászok előtt. Két csillagváros ütközése azonban korántsem olyan folyamatnak tekinthető, mint amikor például két autó ütközik össze egymással. Az egy-egy galaxist felépítő százmilliárdnyi csillag között ugyanis olyan óriásiak a távolságok, ami miatt matematikailag csak igen alacsony az esélye a csillagrendszerek galaxison belüli direkt ütközésének. De ennek ellenére ez a folyamat elpusztíthatja az egyesülő galaxisokat azáltal, hogy óriási erejű és a csillagokat kioltó kozmikus szeleket kelthet. Ez a mechanizmus segíthet megmagyarázni a korai univerzum egyik nagy rejtélyét, amire nincs elfogadott magyarázat az asztrofizikában. A James Webb űrteleszkóp (JWST) megfigyeléseinek özöne kimutatta, hogy a korai galaxisok meglepően nagyra nőttek az univerzum hajnalán, az ősrobbanás utáni 1 milliárd éven belül. Az ősrobbanás az univerzum keletkezésére vonatkozó legáltalánosabban elfogadott kozmológiai elmélet. Az ősrobbanás teóriája szerint az univerzum 13,8 milliárd éve egy szupersűrű és forró gravitációs szingularitásból keletkezett, ami előtt nem létezett sem a tér, sem pedig az idő. A fiatal és forró univerzum az ősrobbanás után 380 ezer évvel hűlt le annyira, hogy az atommagok és az elektronok atomokká állhattak össze átjárhatóvá téve a fotonok, vagyis a fény számára a táguló teret. Az első csillagvárosok a korábban irányadó elmélet szerint 1,2 milliárd évvel az ősrobbanás után alakulhattak ki, a legújabb megfigyelések azonban szűkítik ezt az időt. Az ősrobbanásra az univerzum tágulásán kívül a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás a legfontosabb empirikus bizonyíték. Ugyanilyen váratlan felfedezés volt az is, hogy e korai galaxisok közül sokban már megszűnt az új csillagok keletkezése és ezek a csillagvárosok tartós nyugalmi állapotba kerültek, azaz esetükben már halott galaxisokról beszélhetünk. de a csillagászoknak nem volt arra közvetlen bizonyítékuk, hogy ez a folyamat érdemi módon elnyomhatta-e a csillagkeletkezést az univerzum ilyen korai szakaszában. A Monthly Notices of the Royal Astronomical Society tudományos szakfolyóiratban most június 10-én megjelent tanulmányban egy nemzetközi tudóscsoport leírta, hogyan tudják a csillagok hajtotta szelek kioltani a galaxisokat, létrehozva a James Webb űrtávcsővel megfigyelt nyugalmi struktúrák rendkívül nagy számát. A kutatók a James Webb űrteleszkóp és a chilei Atacama Large Millimeter/submillimeter Array rádióteleszkóp segítségével figyelték meg a CRISTAL-02 nevű galaxisrendszert, amely az ősrobbanás után mindössze egymilliárd évvel már létezett. A Nap tömegénél körülbelül tízmilliárdszor nagyobb tömegű CRISTAL-02 egy olyan galaktikus összeolvadás, amely egy többgalaxisos ütközés utolsó fázisát képviseli. A csillagászok egy olyan hatalmas gázfelhőt is megfigyeltek a CRISTAL-02 rendszerében, amely majdnem olyan hosszú mint maga a galaxisrendszer, és másodpercenként több száz kilométeres sebességgel távozik a kozmikus térbe. Ezt a hatalmas, 1,5 milliárd naptömeget magában foglaló kiáramlást úgy tűnik, hogy a csillagkeletkezés gyors robbanásai, valamint a csillagok pusztulása által generált intenzív szelek okozzák- írják a tanulmány szerzői. Mindkét folyamat a galaxisok ütközésekor játszódik le, amikor a csillagvárosokban lévő kiterjed kozmikus gáz-, illetve porfelhők kerülnek kapcsolatba egymással új csillagokat hozva létre, köztük rendkívül nagy tömegűeket is, amelyek alig néhány millió éven belül heves szupernóva-robbanásokban pusztulnak el. Az ezekből a fiatal csillagokból, valamint a már haldokló idősebb testvéreikből kibocsátott intenzív radioaktív szél azáltal akadályozhatja meg a galaxison belüli további csillagkeletkezést, hogy energiával tölti fel és szétszórja a hideg molekuláris gázt még azt megelőzően, hogy ezek a gázok a gravitáció hatására olyan gócokba tömörülhetnének össze, amelyek az új csillagok bölcsői. „A galaxisban olyan erős szél keletkezik, ami kétszer annyira gyorsan dobja ki az anyagot, mint ahogy a galaxis új csillagokat hozhatna létre” – mondja Rebecca Davies, az ausztrál Swinburne Műszaki Egyetem asztrofizikusa és a tanulmány első szerzője, akit a Live Science tudományos hírportál idéz. A CRISTAL-02 galaxisrendszerben évente körülbelül 260 új, naptömegű csillag keletkezhet, ami háromszor gyorsabb ütemnek számít, mint a hasonló tömegű és korú galaxisoknál. Ugyanakkor évente több mint 500 naptömeget veszít – hússzor gyorsabban, mint a tipikus nagy tömegű galaxisok – állapították meg a kutatók. „Eddig nem sokat tudtunk arról, hogyan szűnt meg az első galaxisokban a csillagok kialakulása. Ez a munka közvetlenül mutatja be ezt a folyamatot működés közben” – mondja Andreas Faisst, a Kaliforniai Műszaki Egyetem (Caltech) megfigyelőcsillagásza és a tanulmány társszerzője. „Ha a kiáramlás folytatódik, a galaxis kevesebb mint 100 millió éven belül kifogy a csillagok kialakulásához szükséges gázból, ami asztrofizikai értelemben csak egy szempillantásnak számít” – magyarázza a Caltech kutatásban részt vett asztronómusa. „A korai nagy tömegű galaxisok közel fele kölcsönhatásban áll más közeli galaxisokkal, ami arra utal, hogy ez nem valamiféle egyedi furcsaság, hanem egy széles körben elterjedt kozmikus jelenség” – tette hozzá Rebecca Davies. A korábbi szimulációk azonban arra utaltak, hogy a nyugalmi állapotba került halott galaxisok létrejöttéért elsősorban az aktív fekete lyukakból – és nem a csillagokból – származó kiáramlások a felelősek. A csillagok keltette kozmikus szelek miatt relatíve gyorsan megszűnik a csillagkeletkezés, de a fekete lyukak által vezérelt kiáramlások akár több százmillió évig is eltarthatnak. Ezért a kutatók azt sem zárhatják ki, hogy a CRISTAL-02 kiáramlását egy olyan erős fekete lyuk generálta, amely a megfigyelés idején inaktív volt. A kutatók összehasonlították a CRISTAL-02 kiáramlását 99 másik hasonló kiáramlásból álló mintával - amelyek 12 milliárd évet öleltek fel -, hogy megállapítsák, vajon ez a visszacsatolási folyamat idővel fejlődik-e. Felfedezték, hogy a kiáramlás hatékonysága nagyjából állandó maradt a kozmosz története során, még akkor is, ha a galaxisok belső tulajdonságai megváltoztak az univerzum öregedésével és tágulásával. A felfedezés hozzásegítheti a csillagászokat olyan kozmológiai szimulációk kifejlesztéséhez, amelyek megmutathatják, hogy az univerzum miért néz ki és viselkedik úgy, ahogyan ma látjuk. „Ha sok korai galaxis ütközik és gyorsan növekszik, akkor talán nem meglepő, hogy ennyi halott galaxist láthatunk a fiatal univerzumban” – magyarázza Rebecca Davies, a tanulmány vezető szerzője. „A CRISTAL-02 természetes megoldást kínál arra a rejtélyre, hogy ezek a hatalmas galaxisok miért élnek rövid ideig és halnak meg fiatalon” – fűzi hozzá a kutató. Ezek a folyamatok ma is működnek, irányítva galaxisunk lokális, csillagokban sűrű szektorait, de a távoli jövőjét is meghatározhatják, mivel a Tejútrendszer körülbelül 4,5 milliárd év múlva összeütközhet legnagyobb és legközelebbi kozmikus szomszédunkkal, az Androméda-galaxissal. Amikor a jövőben ez az egyesülés bekövetkezik, „valószínűleg egy erős csillagszéllel együttjáró csillagkitörést indít el – talán hasonlót, mint amit a CRISTAL-02-ben látunk” – magyarázza a folyamat lényegét Andreas Faisst. Az ütközés vagy egyesülés után az Androméda-galaxisból és Tejútrendszerből - e két spirális csillagvárosból - valószínűleg egyetlen nagy és halott elliptikus galaxis fog kialakulni. Ezt azonban bizonyosan nem fogjuk látni, mert amikor bekövetkezik, már rég nem lesz emberiség. Az alapul szolgáló tanulmány teljes terjedelmében és angol nyelven itt olvasható el. A James Webb űrtávcső segítségével végzett megfigyelések kimutatták, hogy: