Felfúvódtak az ősgalaxisok

Ez év áprilisában jelentették be csillagászok olyan rendkívül kompakt, ősi galaxisok felfedezését, amelyek mintegy 10 milliárd évvel ezelőtt léteztek, amikor a világegyetem alig 3,7 milliárd éves volt. A vizsgálatok szerint ezekben a rendszerekben ugyanannyi csillag volt, mint a mai hatalmas, elliptikus galaxisokban, viszont ezek a korai objektumok kétszer-háromszor kisebb méretűek voltak. Ezt követően körülbelül 1 milliárd évvel későbbi korokból (az univerzum 5 milliárd éves korszakából) is sikerült hasonló ősgalaxisokat találni, amelyek némelyikének mérete alig tizede a hasonló mennyiségű anyagot tartalmazó mai elliptikus galaxisokénak.

Hasonló rendszerek nem figyelhetők meg környezetünkben, vagyis a mai világegyetemben. Így adódik a feltételezés, hogy valamilyen folyamat révén ezek a valaha nagyon sűrű, kompakt rendszerek a ma is észlelhető, jóval nagyobb kiterjedésű galaxisokká formálódtak át anélkül, hogy bennük intenzív csillagkeletkezés indult volna be. Egy ilyen folyamatot leíró modellt azonban igen nehéz kidolgozni, főképpen azért, mert az eseményeknek csillagászati léptéken nagyon gyorsan kellett lezajlania.

Ivana Damjanov (University of Toronto) és kutatócsoportja a világegyetem különböző korszakaiban megfigyelhető galaxisokat tanulmányozták. Eredményeik szerint a kompakt rendszerek alig 1,6 milliárd alatt eltűntek az univerzumból.

Az egyik lehetőség, hogy a galaxisok egymással történő ütközések és összeolvadások révén növekedtek. Ez a modell azonban új csillagok keletkezését is jelentené, mivel az összeolvadások során ütköző, galaxisokon belüli gázfelhők sűrűsödésnek indulnak, ami csillagok keletkezéséhez vezet. Ezzel szemben sem az ősi, sem pedig a mai elliptikus galaxisokban nincsenek fiatal csillagok.

Az elmélet továbbfejlesztett, „száraz” verziójában az összeolvadás során a csillagkeletkezési régiók megszűnnek a galaxisokban. Azonban még a finomított modellekben is valamelyest növekednie kellene a csillagok számának és ezzel együtt a megfigyelhető világító anyag tömegének. Ezzel szemben a megfigyelések szerint az ősi kompakt, és a mai elliptikus rendszerekben megfigyelhető világító anyag tömege közelítőleg megegyezik. Emellett statisztikai megfontolások arra mutatnak, hogy néhány kompakt galaxis túlélhette volna a korszakot ütközések és összeolvadások nélkül, így a mai napig megfigyelhetők maradhattak volna. Ezzel szemben egyetlen hasonló rendszert sem ismerünk kozmikus környezetünkben.

Másik lehetőség, hogy a galaxisok anyagának egy része újra elosztódik, amikor a nagy tömegű csillagok életük vége felé jelentős mennyiségű anyagot veszítenek, illetve szupernóvaként felrobbannak, külső rétegeiket levetik magukról. A folyamatok során a galaxis széle felé kilövellt anyagmennyiség csökkentheti a galaxisban uralkodó, a középpont felé irányuló gravitációs vonzást, így a rendszer tágulni kezdhet. Bár a csillagok túlnyomó része ezekben a rendszerekben valóban idős objektum, a folyamat túlságosan hosszú ideig tartana.

Jelenleg egyetlen modell sem felel meg tehát teljes mértékben minden megfigyelési ténynek. A jelenségért valószínűleg több hatás együttese felelős, de a folyamat pontos leírásához további vizsgálatok szükségesek. Az eddigi eredményeket részletező publikáció az Astrophysical Journal c. folyóirathoz lett közésre beküldve, jelenleg elbírálás alatt áll.