"Kosmiczny świt" był jaśniejszy, niż podejrzewano. Naukowcy wiedzą dlaczego

Start misji Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba

Źródło: NASA

"Kosmiczny świt" to poetycka nazwa okresu, który trwał od około 100 milionów lat do miliarda lat po Wielkim Wybuchu. Wtedy w młodziutkim wszechświecie zaczęły tworzyć się pierwsze gwiazdy i galaktyki. Przed wystrzeleniem Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) w kosmos, astronomowie wiedzieli niewiele na temat tego okresu. Kiedy jednak na Ziemię dotarły pierwsze zdjęcia wczesnych galaktyk, badacze byli zszokowani.

Uwiecznione przez JWST młode galaktyki wydawały się zbyt jasne, zbyt masywne i zbyt dojrzałe, aby mogły powstać tak szybko po Wielkim Wybuchu - to jakby niemowlę stało się dorosłym w kilka lat. Niektórzy fizycy zaczęli nawet wątpić w prawdziwość obecnie przyjętego modelu wszechświata. Jak pokazuje badanie opublikowane na łamach "Astrophysical Journal Letters", odkrycie wcale nie oznacza konieczności wprowadzenia zmian w podręcznikach do fizyki.

Wybuchowe serie

Aby rozwiązać zagadkę kosmicznego świtu, badacze wykorzystali symulacje komputerowe do modelowania tego, jak formowały się, rosły i zmieniały młode galaktyki. Wykorzystując dane astrofizyczne i zaawansowane algorytmy, symulacje pozwoliły badaczom odwzorować jasne obiekty uwiecznione przez JWST.

Badacze odkryli, że aby uzyskać taki efekt, młode gwiazdy musiały tworzyć się gwałtownie, w krótkich i wybuchowych seriach. W masywnych galaktykach, takich jak Droga Mleczna, gwiazdy tworzą się w stałym tempie, a ich liczba stopniowo rośnie wraz z upływem czasu. W młodych galaktykach tworzyło się wiele gwiazd naraz, następnie przez miliony lat było ich niewiele, a następnie nadchodziła kolejna seria.

- Gwałtowne formowanie się gwiazd jest powszechne w galaktykach o niskiej masie - powiedział Claude-Andre Faucher-Giguere z Uniwersytetu Północno-Zachodniego w Illinois. - To, dlaczego tak się dzieje, wciąż jest przedmiotem badań - dodał.

Supernowe i młode gwiazdy

Jak jednak wyjaśnił Faucher-Giguere, proces ten jest prawdopodobnie powiązany z faktem, że w galaktykach tworzy się wiele gwiazd, które kilka milionów lat później eksplodują jako supernowe. W małych galaktykach siła eksplozji wyrzuca gwiezdny materiał na zewnątrz, a następnie opada on z powrotem, tworząc nowe ciała niebieskie i napędzając cały cykl. Gdy galaktyki dojrzewają, stają się bardziej masywne i mają znacznie silniejszą grawitację. Supernowe nie są wystarczająco silne, aby wyrzucić gaz z układu, a cały obiekt stabilizuje się.

- Większość światła w galaktyce pochodzi od najbardziej masywnych gwiazd - przekazał ekspert. - Masywniejsze gwiazdy spalają się z większą prędkością, a ich czas życia jest krótszy. Tak więc jasność galaktyki jest bliżej związana z liczbą gwiazd, które powstały w ciągu ostatnich kilku milionów lat niż z masą galaktyki jako całości - dodał.