Δημιουργήθηκε όταν το Σύμπαν ήταν σε βρεφική ηλικία και η παρουσία του αντιβαίνει τα κοσμολογικά μοντέλα.
Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb εντόπισε ένα αρχέγονο γαλαξία ο οποίος μοιάζει με δίδυμο αδελφό του δικού μας γαλαξία γεγονός που εντυπωσιάζει τους επιστήμονες αφού τέτοιου είδους σπειροειδείς γαλαξίες με έντονη δραστηριότητα θεωρούνταν αδύνατο να έχουν σχηματιστεί στο πρώιμο Σύμπαν.
Ο γαλαξίας που ονομάστηκε «Αλακνάντα» διαθέτει καθαρούς σπειροειδείς βραχίονες και έντονο σχηματισμό άστρων μοιάζει με μια νεανική εκδοχή του δικού μας γαλαξία. Τα δεδομένα του James Webb και η μέθοδος παρατήρησης του βαρυτικού φακού επέτρεψαν στους αστρονόμους να αναλύσουν το γαλαξία με εκπληκτική λεπτομέρεια. Η ύπαρξή του υποδηλώνει ότι οι γαλαξίες στο πρώιμο Σύμπαν σχηματίστηκαν και ωρίμασαν πολύ ταχύτερα από ό,τι αναμενόταν.
Ο βαρυτικός φακός είναι ένα αστροφυσικό φαινόμενο όπου η βαρύτητα ενός πολύ μαζικού αντικείμενου (όπως ένας γαλαξίας) κάμπτει το φως από ένα πιο μακρινό αντικείμενο, λειτουργώντας σαν φακός και μεγεθύνοντάς το επιτρέποντας έτσι τη μελέτη μακρινών ή αχνών κοσμικών πηγών (όπως πρώιμοι γαλαξίες, κβάζαρ, κ.α.) που θα ήταν αλλιώς αόρατα για τα τηλεσκόπια.
Ο γαλαξίας υπήρχε όταν το Σύμπαν ήταν μόλις περίπου ενάμισι δισεκατομμυρίων ετών δηλαδή περίπου στο ένα δέκατο της σημερινής του ηλικίας. Οι αστρονόμοι τον ονόμασαν Αλακνάντα, εμπνευσμένοι από έναν ποταμό των Ιμαλαΐων που αποτελεί έναν από τους δύο κύριους κλάδους του Γάγγη, μαζί με τον Μαντακίνι, ο οποίος είναι στα Χίντι η λέξη για το γαλαξία μας.
Η εργασία πραγματοποιήθηκε στο Εθνικό Κέντρο Ραδιοαστροφυσικής του Ινστιτούτου Θεμελιώδους Έρευνας Tata στο Πούνε της Ινδίας και τα ευρήματα δημοσιεύτηκαν στην επιθεώρηση «Astronomy & Astrophysics»
Υπερβολικά οργανωμένος για την εποχή του
Οι κλασικοί σπειροειδείς γαλαξίες όπως ο γαλαξίας μας διαθέτουν δύο σαφώς καθορισμένους συμμετρικούς βραχίονες, γνωστούς ως «σπείρες μεγάλου σχεδιασμού» και οι αστρονόμοι πίστευαν για καιρό ότι τέτοιες δομές χρειάζονται δισεκατομμύρια χρόνια για να σχηματιστούν. Η επικρατούσα άποψη ήταν ότι οι γαλαξίες στο πρώιμο Σύμπαν θα έπρεπε να είναι… ακατάστατοι και ακανόνιστοι, να βρίσκονται ακόμη υπό συναρμολόγηση, αντί να παρουσιάζουν τους χαρακτηριστικούς σπειροειδείς βραχίονες που βλέπουμε σήμερα.
Η δημιουργία μεγάλων γαλαξιακών σπειρών απαιτεί πολλά στάδια. Το αέριο πρέπει να εισρεύσει από το περιβάλλον, να εγκατασταθεί σε έναν περιστρεφόμενο δίσκο και στη συνέχεια αργές διαταραχές, οι λεγόμενες κυματομορφές πυκνότητας, μπορούν να αναδιαμορφώσουν το δίσκο σε σπείρα. Το σύστημα πρέπει επίσης να αποφύγει μεγάλες συγκρούσεις που θα μπορούσαν να καταστρέψουν αυτή την εύθραυστη διάταξη.
Ο Αλακνάντα αντιβαίνει σε αυτές τις υποθέσεις. Ήδη εμφανίζει δύο έντονους σπειροειδείς βραχίονες που κυκλώνουν μια φωτεινή στρογγυλή κεντρική περιοχή, τον πυρήνα του γαλαξία, εκτεινόμενοι σε περίπου τριάντα χιλιάδες έτη φωτός. Ακόμη πιο εντυπωσιακός είναι ο ρυθμός σχηματισμού άστρων ο οποίος προσθέτει μάζα ίση με περίπου εξήντα Ήλιους κάθε χρόνο περίπου είκοσι φορές ταχύτερα από ότι συμβαίνει στο γαλαξία μας σήμερα. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι περίπου τα μισά από τα άστρα του Αλακνάντα ίσως σχηματίστηκαν μέσα σε μόλις διακόσια εκατομμύρια χρόνια, κάτι εξαιρετικά γρήγορο σε κοσμικούς χρόνους.
«Ο Αλακνάντα έχει την ωριμότητα στη δομή που συνδέουμε με γαλαξίες δισεκατομμυρίων ετών παλαιότερους. Το να βρίσκουμε έναν τόσο καλά οργανωμένο σπειροειδή δίσκο σε αυτή την εποχή μάς λέει ότι οι φυσικές διεργασίες που οδηγούν τον σχηματισμό γαλαξιών μπορούν να λειτουργούν πολύ πιο αποτελεσματικά από ό,τι προβλέπουν τα σημερινά μοντέλα. Μας αναγκάζει να επανεξετάσουμε το θεωρητικό μας πλαίσιο» εξηγεί η Ράσι Τζαΐν, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης.
Η παρατήρηση
Ο Αλακνάντα βρίσκεται προς την κατεύθυνση ενός τεράστιου σμήνους γαλαξιών που ονομάζεται Abell 2744, γνωστό και ως Σμήνος της Πανδώρας. Η έντονη βαρύτητα του σμήνους κάμπτει και μεγεθύνει το φως των γαλαξιών που βρίσκονται πίσω του, λειτουργώντας σαν φυσικός μεγεθυντικός φακός. Αυτή η βαρυτική μεγέθυνση έκανε τον Αλακνάντα να φαίνεται περίπου δύο φορές πιο φωτεινός, δίνοντας στο JWST μια ασυνήθιστα καθαρή εικόνα της δομής του.
Για να μελετήσουν τον γαλαξία λεπτομερέστερα οι ερευνητές εξέτασαν εικόνες του James Webb μέσα από έως και είκοσι μία διαφορετικές οπτικές και υπέρυθρες διόδους, καθεμία καταγράφοντας διαφορετικό εύρος μηκών κύματος. Αυτές οι παρατηρήσεις, μέρος των προγραμμάτων UNCOVER και MegaScience του James Webb επέτρεψαν στην ομάδα να μετρήσει την απόσταση του γαλαξία, τα επίπεδα σκόνης, τη συνολική μάζα άστρων και την ιστορία του σχηματισμού άστρων με εντυπωσιακή ακρίβεια.
Ένα ταχύτερο και πιο εξελιγμένο πρώιμο Σύμπαν
Αυτή η ανακάλυψη προστίθεται σε έναν αυξανόμενο αριθμό αποτελεσμάτων του James Webb που υποδηλώνουν ότι το πρώιμο Σύμπαν ήταν πολύ πιο εξελιγμένο από όσο πίστευαν οι επιστήμονες.
Έχουν βρεθεί αρκετοί δισκοειδείς γαλαξίες σε παρόμοιες αποστάσεις, αλλά ο Αλακνάντα είναι ένα από τα πιο καθαρά παραδείγματα ενός κλασικού σπειροειδούς μεγάλου σχεδιασμού τόσο νωρίς στην κοσμική ιστορία.
«Ο Αλακνάντα δείχνει ότι το πρώιμο Σύμπαν μπορούσε να συναρμολογήσει γαλαξίες πολύ πιο γρήγορα από ό,τι περιμέναμε. Κάπως αυτός ο γαλαξίας κατάφερε να συγκεντρώσει δέκα δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες άστρων και να τις οργανώσει σε έναν όμορφο σπειροειδή δίσκο μέσα σε λίγες εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια. Αυτό είναι εξαιρετικά γρήγορο για τα κοσμικά δεδομένα και μας υποχρεώνει να ξανασκεφτούμε τις διαδικασίες σχηματισμού γαλαξιών» λέει ο Γιόγκες Γουανταντέκαρ, μέλος της ερευνητικής ομάδας.
Τώρα οι ερευνητές εξετάζουν πώς ο Αλακνάντα ανέπτυξε τους σπειροειδείς του βραχίονες. Μια ιδέα είναι ότι ομαλές εισροές ψυχρού αερίου επέτρεψαν στις κυματομορφές πυκνότητας να σχηματίσουν φυσικά τη σπείρα. Μια άλλη πιθανότητα είναι ότι η κοντινή διέλευση ενός μικρότερου συνοδού γαλαξία προκάλεσε το σπειροειδές μοτίβο, αν και τέτοιες παλιρροϊκές επιδράσεις συνήθως εξαφανίζονται γρήγορα. Τα φασματοσκοπικά εργαλεία του James Webb ή παρατηρήσεις από το τηλεσκόπιο ALMA στη Χιλή ίσως βοηθήσουν να διαπιστωθεί αν ο δίσκος του γαλαξία περιστρέφεται με τάξη ή παρουσιάζει αναταράξεις, κάτι που θα δώσει στοιχεία για τις συνθήκες σχηματισμού του.
Η κατανόηση της κοσμικής ιστορίας
Το εύρημα αυτό είναι κάτι πολύ περισσότερο από μια εντυπωσιακή εικόνα από το μακρινό παρελθόν. Ωθεί τους αστρονόμους να επανεξετάσουν τη χρονογραμμή της κοσμικής εξέλιξης, συμπεριλαμβανομένου του πώς σχηματίστηκαν τα άστρα, οι γαλαξίες και ακόμη και πλανήτες όπως η Γη. Αν οι γαλαξίες μπορούσαν να οργανωθούν τόσο γρήγορα τότε το πρώιμο Σύμπαν πρέπει να ήταν πολύ πιο δραστήριο και παραγωγικό από όσο υποδείκνυαν παλαιότερες θεωρίες πιθανώς επιτρέποντας τις συνθήκες για σχηματισμό πλανητών νωρίτερα από το αναμενόμενο.
Καθώς το James Webb συνεχίζει να εξερευνά πιο βαθιά το Σύμπαν είναι πιθανό να ανακαλυφθούν ακόμη περισσότεροι πρώιμοι σπειροειδείς γαλαξίες όπως ο Αλακνάντα, καθένας από τους οποίους θα προσφέρει νέα στοιχεία για το πόσο γρήγορα το νεαρό Σύμπαν δημιούργησε τις πρώτες του πολύπλοκες δομές.
Η ύπαρξη του Αλακνάντα δείχνει ότι το πρώιμο Σύμπαν είχε τη δυνατότητα να δημιουργήσει σταθερούς, δισκοκυριαρχούμενους γαλαξίες πολύ νωρίτερα από όσο πιστευόταν, και παραμένει το πιο μακρινό γνωστό παράδειγμα σπειροειδούς μεγάλου σχεδιασμού που έχει ανακαλυφθεί μέχρι σήμερα.
