James Webb i ALMA otkrili „vetar koji ubija“ galaksije u ranom svemiru — CRISTAL-02 može ostati bez gasa za <100 miliona godina

Kada se galaksije sudare, to nije samo kosmička nesreća već proces spajanja koji može promeniti njihovu sudbinu. Međunarodni tim astronoma pomoću teleskopa James Webb (JWST) i radio-opservatorije ALMA otkrio je u sistemu CRISTAL-02 snažan izliv gasa koji može „ugasiti“ formiranje zvezda i objasniti zašto su mnoge ranih masivnih galaksija brzo postale kviescentne.

Posmatranje i ključni nalazi

CRISTAL-02, viđen kako je izgledao oko 1 milijardu godina nakon Velikog praska, ima zvezdanu masu reda veličine ~10 milijardi puta masa Sunca. Istraživači su uočili ogroman izliv gasa — približno 1,5 milijardi sunčevih masa — koje bježi u međugalaktički prostor brzinama od stotina milja u sekundi (što odgovara stotinama km/s).

Unatoč intenzivnom rađanju zvezda (procena je oko 260 Sunčevih masa godišnje), sistem istovremeno gubi više od 500 Sunčevih masa godišnje. Ako izliv nastavi istim tempom, CRISTAL-02 bi mogao ostati bez rezervi hladnog gasa za formiranje zvezda za manje od 100 miliona godina — „treptaj oka“ u kosmičkim razmerama.

Mehanizam: zvezdani vetrovi ili crna rupa?

Autori studije sugerišu da izliv najverovatnije pokreću intenzivni vetrovi povezani sa masivnim talasom formiranja zvezda i eksplozijama supernova koje slede. Mladi, masivni objekti i njihove supernove emituju snažno zračenje i mehaničku energiju koja energizuje i raspršuje hladan molekularni gas, sprečavajući njegov kolaps u nove zvezde.

An illustration of the James Webb Space Telescope observing a distant galaxy | Credit: Getty Images

„Galaksija ima snažan vetar koji izbacuje materiju dvaput brže nego što galaksija stvara zvezde,“ rekao je prvi autor Rebecca Davies iz Swinburne University of Technology.

Ipak, istraživači ne isključuju mogućnost da je izliv udar pokrenula aktivnost supermasivne crne rupe koja može održavati izlive znatno duže nego zvezdani vetrovi. Dok izlivi vođeni zvezdama prestaju kad se zaustavi formiranje zvezda, izliv iz crne rupe može trajati stotinama miliona godina.

Širi kontekst i implikacije

Tim je poređenjem CRISTAL-02 uporedio sa uzorkom od 99 sličnih izliva kroz 12 milijardi godina i otkrio da je efikasnost izlivanja energije u odnosu na formiranje zvezda relativno konstantna tokom kosmičke istorije. To znači da isti osnovni procesi povratne sprege (feedback) oblikuju evoluciju galaksija kroz vreme.

Ovaj rezultat pomaže da se razjasni zagonetka zašto mnoge rane masivne galaksije brzo ‘žive brzo i rano umiru’ — češći sudari i intenzivni periodi formiranja zvezda mogli su izazvati snažne vetrove koji su prekinuli dotok goriva za dalju zvezdanu formaciju.

Procesi koji su u igri kod CRISTAL-02 i danas deluju u lokalnim regionima naše galaksije. U budućnosti, sličan mehanizam mogao bi da deluje i pri spajanju Mlečnog puta i Andromede za oko 4,5 milijardi godina, moguće vodeći ka velikoj kviescentnoj eliptičnoj galaksiji.

Zaključak

Posmatranje CRISTAL-02 predstavlja prvi direktniji dokaz da zvezdani vetrovi u sudarima galaksija mogu izbaciti dovoljne količine gasa da zaustave formiranje zvezda u vrlo ranoj fazi Univerzuma. Ipak, potpuna slika zahteva dalje posmatranje kako bi se razlikovali doprinosi zvezda i eventualne skrivene aktivne crne rupe.