Observațiile JWST asupra galaxiei Leviathan pun sub semnul întrebării formarea galaxiilor compacte
O echipă de astronomi a folosit telescopul spațial James Webb (JWST) pentru a investiga distribuția stelelor într-o galaxie masivă și bogată în praf, cunoscută sub numele de Leviathan, observată la aproximativ 1,5 miliarde de ani după Big Bang. Rezultatele, publicate pe serverul de preprint arXiv pe 19 octombrie, arată că stelele acestei galaxii sunt răspândite pe o suprafață largă, în loc să fie concentrate într-un nucleu dens, contrazicând astfel ipoteza că astfel de giganți prăfuiți devin galaxii compacte.
Galaxiile submilimetrice sunt obiecte extrem de luminoase, ascunse de praf, care formează sute până la mii de mase solare de stele pe an. Ele sunt considerate posibili strămoși ai galaxiilor masive cviescente (MQG), giganții eliptici din ziua de azi. Studiul acestor galaxii ajută la testarea teoriilor despre formarea galaxiilor și despre modul în care își convertesc gazul în stele.
Galaxiile masive cviescente, care nu mai formează stele, apar foarte compacte atunci când sunt observate la 11,5–12,5 miliarde de ani în urmă, cu raze de jumătate de lumină de doar 0,2–1 kiloparseci. Prin urmare, strămoșii lor ar fi trebuit să construiască rapid nuclee stelare dense. Totuși, praful arată doar unde se formează stelele în prezent, nu unde se află cele existente.
Echipa condusă de William M. Baker de la Universitatea din Copenhaga a măsurat masa și deplasarea spre roșu a galaxiei Leviathan, descoperită în 2012. Spectrul a relevat emisii de hidrogen și azot ionizat, indicând o deplasare spre roșu de z = 4,0514 pentru întreaga galaxie. Prin ajustarea a 31 de benzi de lumină la modele ale stelelor și prafului, cercetătorii au estimat o masă stelară de aproximativ 219 miliarde de mase solare, ceea ce o face una dintre cele mai masive galaxii confirmate spectroscopic dincolo de deplasarea spre roșu 4.
De asemenea, Leviathan formează circa 410 mase solare de stele pe an, situându-se la extremitatea masivă a secvenței principale de formare stelară la z≈4. Cercetătorii au măsurat trei tipuri de raze: raza care conține jumătate din lumina galaxiei (4,3 kiloparseci), jumătate din masa stelară (3,1 kiloparseci) și jumătate din strălucirea prafului (aproximativ 2,2–2,5 kiloparseci). Masa este mai concentrată decât lumina, un semn al creșterii „din interior spre exterior”, unde centrul s-a format primul, iar regiunile periferice sunt mai tinere și mai luminoase.
Chiar dacă tot gazul s-ar transforma în stele, galaxia s-ar contracta doar până la circa 2,8 kiloparseci, iar densitatea centrală rămâne sub cea a galaxiilor cviescente compacte. Prin urmare, Leviathan nu este probabil să dezvolte structura compactă a galaxiilor masive cviescente la 3 < z < 5. În schimb, ar putea deveni o galaxie cviescentă extinsă, asemănătoare unui disc, sugerând că galaxiile prăfuite din universul timpuriu pot urma căi evolutive diferite.
