JWST, M1149-BSG-z5'i Keşfetti: Şimdiye Kadar Görülen En Uzaktaki Çubuklu Sarmal Galaksi

Yıldız oluşumu tüm hızıyla devam ediyor. M1149-BSG-z5, kırmızıya kaymasındaki yıldız oluşturan galaksilerin ana dizisinde veya üzerinde yer alıyor. Yıldız oluşum hızı yılda yaklaşık 144 güneş kütlesi, yani çılgın bir hızda yeni yıldızlar üretiyor . Hem çubuk bölgesi hem de sarmal kollar aktif olarak yıldız oluşturuyor.

Aktif bir galaktik çekirdek. Merkezdeki süper kütleli kara delik aktif görünüyor, ancak galaksinin yıldız kütlesine göre şaşırtıcı derecede küçük. Kara delik-yıldız kütlesi oranı yaklaşık 0,001 iken, bu oran yakın galaksilerde tipik olarak %0,1–0,2 civarındadır . Metal oranı ise Güneş'inkinin yaklaşık %50'si kadardır .

Bu Keşif Galaksi Evrimini Neden Sarsıyor?

Bu sadece yeni bir rekor değil. z = 5,102'de tamamen oluşmuş bir çubuklu sarmal galaksinin varlığı, galaksilerin nasıl evrimleştiğine dair uzun süredir kabul gören modellere doğrudan meydan okuyor .

Standart kozmolojik simülasyonlar, sarmal galaksilerin merkezlerini kesen bu parlak, doğrusal yıldız ve gaz bantları olan yıldız çubuklarının oluşması ve sabitlenmesi için birkaç milyar yıl gerektiğini öngörüyordu. Temel fikir, bir galaksinin diskinde çubuk oluşumunu tetikleyebilecek kütleçekimsel dengesizliklerin ortaya çıkması için öncelikle nispeten sessiz, dönme destekli bir duruma gelmesi gerektiğiydi. Bunun esas olarak z ≈ 1–2'den sonra (Büyük Patlama'dan yaklaşık 6–10 milyar yıl sonra) gerçekleştiği düşünülüyordu.

M1149-BSG-z5 bu zaman çizelgesini yerle bir ediyor. Kozmik şafaktan sadece bir milyar yıl kadar sonra, iyi tanımlanmış bir çıkıntı, çubuk ve diskten oluşan yapısal olarak olgun bir galaksi gösteriyor . Bu, JWST'nin (z ≈ 3'teki CEERS-2112 ve z ≈ 4'teki COSMOS-74706 dahil) hikayenin yeniden yazılmasını zorlayan bir dizi keşfinin en sonuncusu.

Nasıl Bu Kadar Erken Oluşabildi?

Araştırma ekibi, büyük olasılıkla birlikte çalışan iki ana mekanizma öneriyor :

1. Gaz zengini, baryon egemen bir diskte kütleçekimsel dengesizlik. Erken evrende galaksiler bugüne göre çok daha gaz zengini ve türbülanslıydı. Merkez bölgenin karanlık maddeden ziyade sıradan (baryonik) madde tarafından domine edildiği yoğun, soğuk gaz zengini bir diskte, hızlı kütleçekimsel dengesizlikler devreye girebilir. Bunlar, önceden var olan olgun bir yıldız diskine ihtiyaç duymadan, sadece birkaç yüz milyon yıl gibi kısa sürelerde çubuk oluşumunu tetikleyebilir.

2. Çevresel etki. M1149-BSG-z5, MACS J1149+2223 galaksi kümesinin alanında, yani ortalamanın üzerinde galaksi yoğunluğuna sahip bir bölgede bulundu. JWST spektroskopisi, benzer kırmızıya kaymada yakın bir komşu galaksiyi ortaya çıkarıyor . Bu tür arkadaşlarla gelgit etkileşimleri veya küçük birleşmeler, çubuk oluşumunu tetiklemiş veya hızlandırmış olabilir.

Yazarlar, en olası yolun bir kombinasyon olduğu sonucuna varıyor: hızla dengesizleşen, baryon egemen, gaz zengini bir disk ve hafif çevresel etkileşimlerden gelen bir miktar yardım .

Yeni Rekor ve Sırada Ne Var?

z = 5,102'deki M1149-BSG-z5, artık önceki rekor sahiplerini geride bırakıyor:

• CEERS-2112, z ≈ 3 (Büyük Patlama'dan yaklaşık 2,1 milyar yıl sonra)
• COSMOS-74706, z ≈ 4 (Büyük Patlama'dan yaklaşık 1,5 milyar yıl sonra)

Her JWST keşfi, çubuk oluşumu dönemini daha da erken bir tarihe itti. Eğilim, Samanyolumuz gibi çubuklu sarmal galaksiler de dahil olmak üzere iyi düzenlenmiş disk galaksilerinin, kozmik tarihte herkesin tahmin ettiğinden çok daha erken yaygın olabileceğini gösteriyor.

Bir sonraki adım, sonucu ek spektroskopi ile doğrulamak ve daha da erken çubuklu galaksileri aramak. Çubuklar bu kadar hızlı oluşabiliyorsa, JWST yakında z > 6'da (gözlemsel menzili dahilinde) çubuklu galaksiler bulabilir.

Sonuç

M1149-BSG-z5, şimdiye kadar bulunmuş en uzak çubuklu sarmal galaksidir ve Büyük Patlama'dan sadece bir milyar yıl kadar sonra var olmuştur. Hızlı oluşumu, galaksilerin yapılarını nasıl inşa ettiğine dair anlayışımıza meydan okumakta ve modellerin izin verdiğinden çok daha hızlı bir şekilde olgun görünümlü galaksileri bir araya getirebilen gaz zengini, türbülanslı süreçlere işaret etmektedir. Çubukların geç oluşan bir fenomen olduğu yönündeki klasik tablo artık geçerli değil ve JWST daha yeni başlıyor.