Μια ανακάλυψη θέτει σε αμφισβήτηση τις θεωρίες σχηματισμού των γαλαξιών

Πηγή: Πανεπιστήμιο Ινδιάνας, 10 Απριλίου 2009

Μια ομάδα αστρονόμων βρήκε ένα δείγμα πολύ μεγάλων γαλαξιών με ιδιότητες που υποδηλώνουν ότι μπορεί να έχουν σχηματιστεί σχετικά πρόσφατα. Το γεγονός αυτό θα ερχόταν σε αντίθεση με την πεποίθηση ότι οι μεγάλοι και φωτεινή γαλαξίες (όπως είναι ο δικός μας Γαλαξίας) ξεκίνησαν τον σχηματισμό τους και την εξέλιξη τους λίγο μετά το Big Bang, περίπου 13 δισεκατομμύρια χρόνια πριν.

Πρόσθετη έρευνα σχετικά με τη φύση αυτών των αντικειμένων θα μπορούσε να ανοίξει νέα παράθυρα για τη μελέτη της προέλευσης και της πρώιμης εξέλιξης των γαλαξιών.

Ο John Salzer, επικεφαλής της έρευνας που δημοσιεύθηκε στο Astrophysical Journal Letters, δήλωσε ότι οι 15 γαλαξίες του δείγματος εμφανίζουν φωτεινότητα (ένα μέτρο της συνολικής παραγωγής φωτός), που δείχνει ότι είναι συστήματα μεγάλης μάζας όπως είναι ο Γαλαξίας μας καθώς και άλλοι γίγαντες γαλαξίες. Ωστόσο, αυτοί οι γαλαξίες είναι ιδιαίτερα ασυνήθιστοι επειδή έχουν χημική σύσταση που δείχνει ότι έλαβε χώρα στο εσωτερικό τους πολύ μικρή αστρική εξέλιξη. Η σχετικά χαμηλή σύσταση σε "βαριά" στοιχεία (στοιχεία βαρύτερα από το ήλιο ονομάζοναι "μέταλλα" από τους αστρονόμους) σημαίνει ότι οι γαλαξίες είναι από κοσμολογικής άποψης μικροί και μπορεί να έχουν δημιουργηθεί πρόσφατα.

Ο Γαλαξίας μας είναι τελικά νεότερος;

Η χημική σύσταση των γαλαξιών, σε συνδυασμό με μερικές απλές υποθέσεις σχετικά με τον τρόπο που γίνεται η αστρική εξέλιξη και ο χημικός εμπλουτισμός στους γαλαξίες, σε γενικές γραμμές δείχνουν ότι μπορούν να είναι ηλικίας μόνο 3 ή 4 δισ. ετών, και ως εκ τούτου, φτιάχτηκαν 9 με 10 δισεκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang. Οι περισσότερες θεωρίες για τον σχηματισμό των γαλαξιών προβλέπουν ότι τα λαμπρά μεγάλης μάζας συστήματα, όπως αυτά, θα πρέπει να έχουν σχηματιστεί πολύ νωρίτερα.

Αν η άποψη τους θεωρηθεί σωστή τότε αυτοί οι γαλαξίες θα επιτρέψουν στους αστρονόμους να διερευνήσουν τις φάσεις του σχηματισμού των γαλαξιών καθώς και την διαδικασία εξέλιξης τους που είναι δύσκολο να μελετηθούν, επειδή συνήθως εμφανίζονται σε αυτούς στις απαρχές του Σύμπαντος, και ως εκ τούτου, σε πολύ μεγάλες αποστάσεις από εμάς.

"Αυτά τα αντικείμενα μπορεί να αντιπροσωπεύουν ένα μοναδικό 'παράθυρο' για τη διαδικασία σχηματισμού των γαλαξιών, που θα μας επιτρέψει να μελετήσουμε σχετικά κοντινά συστήματα τα οποία βρίσκονται σε μια φάση της εξέλιξής τους που συνήθως την συναντάμε πολύ νωρίτερα στην ιστορία του Σύμπαντος", λέει ο Salzer.

Οι ανακαλύψεις αυτές είναι αποτέλεσμα έρευνας πολλών χρόνων σε πάνω από 2.400 γαλαξίες που σχηματίζουν άστρα. Η έρευνα ονομάζεται Kitt Peak National Observatory International Spectroscopic Survey (KISS) και σχεδιάστηκε για τη συλλογή βασικών δεδομένων για ένα μεγάλο αριθμό εξωγαλιαξιακών πηγών. Ακολούθησαν δε φασματοσκοπικές μετρήσεις για τις πηγές που ανακαλύφθηκαν κατά την αρχική έρευνα, που οδήγησε στην ανακάλυψη των 15 λαμπρών συστημάτων αλλά με χαμηλή αναλογία μετάλλων.

"Ο λόγος που βρέθηκαν αυτά τα είδη των γαλαξιών έχει να κάνει με τις μοναδικές ιδιότητες στην μέθοδο έρευνας του KISS," ανέφερε ο Salzer.

"Οι γαλαξίες επελέγησαν μέσω των ισχυρών γραμμών εκπομπής τους, που είναι ο μόνος τρόπος για την ανίχνευση αυτών των ειδικών γαλαξιών." Προηγούμενες έρευνες που είχαν γίνει από άλλους έχασαν αυτά τα ευρήματα σε μεγάλο βαθμό αυτών των ασυνήθιστων γαλαξιών.

Αν και η υπόθεση ότι αυτοί οι γαλαξίες κοσμολογικά είναι μικρής ηλικίας είναι προκλητική, δεν είναι και η μόνη πιθανή εξήγηση για τα εν λόγω αινιγματικά συστήματα. Μια εναλλακτική εξήγηση προτείνει ότι οι γαλαξίες αυτοί είναι το αποτέλεσμα μιας πρόσφατη συγχώνευσης μεταξύ δύο μικρότερων γαλαξιών. Ένα τέτοιο μοντέλο θα μπορούσε να εξηγήσει αυτά τα αντικείμενα, γιατί το αποτέλεσμα της εν λόγω συγχώνευσης θα μπορούσε να είναι αφενός η μείωση της αφθονίας των μετάλλων, λόγω της αραίωσης του αερίου, αλλά και αφετέρου η σύντομη αλλά σημαντική αύξηση της φωτεινότητας η οποία προκλήθηκε από τον ανεξέλεγκτο ρυθμό σχηματισμού νέων άστρων. Ένας τρόπος για να γίνει διάκριση μεταξύ αυτών των δύο σεναρίων είναι να χρησιμοποιήσουν οι αστρονόμοι υψηλής ευκρίνειας απεικόνιση με το Hubble, για να διαπιστωθεί κατά πόσον τα συστήματα δεν θα μπορούσαν να είναι προϊόντα της συγχώνευσης.