A távoli galaxisok gyakran kis piros pontokként látszanak csak a James Webb-űrtávcső felvételein, de bármilyen aprónak is tűnnek, ha egyszer észrevettük, nehéz figyelmen kívül hagynunk őket.

A James Webb-űrtávcső Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS) felmérésének képén közeli és távoli galaxisok is láthatók. A legtávolabbiak némelyike, amelyekre gyakran „kis piros pöttyként” (Little Red Dots, LRD) utalnak a csillagászok, az ősrobbanás utáni néhány százmillió évből származik. (NASA / STScI / CEERS / TACC / S. Finkelstein / M. Bagley / R. Larson / Z. Levay)

Ezek a kompakt galaxisok az ősrobbanás után néhány százmillió évvel keletkeztek, amikor a Világegyetem még szinte csecsemő volt. Még akkor is vörösnek tűnnének, ha visszautaznánk az időben, hogy közelről lássuk őket. Vöröses fényük eredete egyelőre nem ismert. Az Astrophysical Journal Letters című lapban nemrég megjelent tanulmány ezt a kérdést igyekszik tisztázni.

Ezek a „kis piros pöttyök” apró galaxisok a Világegyetem csecsemőkorából. A James Webb-űrtávcső spektroszkópiai mérései arra utalnak, hogy szokatlan csillagvárosokról van szó: vörös fényüket talán idős csillagoknak, talán táplálkozó, szupernagy tömegű fekete lyukaknak (vagy mindkettőnek) köszönhetik. (B. Wang / Astrophysical Journal Letters 2024)

Az ősi, vörös galaxisok előzetes elemzése azt mutatta, hogy nagy mennyiségű idős csillagot tartalmazhatnak. Bár a nagyon nagy tömegű csillagok kékesebb színűek, nem sokkal a születésük után szupernóvává válnak, a kisebb tömegű csillagok azonban, amelyek vörösebbek, tovább tartanak ki. Mivel azonban korlátozott idő áll rendelkezésre ilyen nagy mennyiségű csillag kialakulására, más csillagászok további lehetőségekkel álltak elő. Például, ha egy galaxis központjában van egy táplálkozó fekete lyuk, amelyet még mindig poros gáz fed el, az önmagában megmagyarázhatja a rózsaszínes fényt.

Bingjie Wang (Penn State) és munkatársai részletes vizsgálatnak vetették alá a „kis piros pöttyöket”, és azt találták, hogy a vörös hullámhosszak egy részéért egy meglepően idős csillagpopuláció a felelős. Az új elemzés szerint ezek a galaxisok a Világegyetem 500 millió éves korában csak úgy ontották az új csillagokat.

A három galaxis csupán érdekes válogatás abból a több ezerből, amelyek a James Webb-űrtávcső első felvételein tűntek fel, és amelyeket a RUBIES felmérés keretében nyomon követnek. A kutatók az űrtávcső közeli infravörös spektrográfjával rögzítik mindegyik galaxis spektrumát, és összegyűjtik a Hubble-űrtávcső archív adatait is.

A több ezer vizsgált galaxisból háromnak a spektrumában feltűnt az úgynevezett Balmer-ugrás jelensége. Ha a galaxisok fénye a csillagaiktól származik, akkor a Balmer-ugrásokat talán a több mint 100 millió éves csillagok légköre idézi elő. Magából a jelenségből azonban azt még nem tudhatjuk, hogy hány idős csillagról van szó. A kutatók szerint a három galaxisból kettő spektruma egy szupernagy tömegű fekete lyuk körül örvénylő gáz jelenlétéről árulkodik. Az, hogy ezek a fekete lyukak mekkora tömegűek, még szintén bizonytalan: több millió vagy akár több százmillió naptömegnyi anyagot is tartalmazhatnak.

A kutatók szerint a galaxisok fényére három magyarázat is lehetséges: az első szerint a központi fekete lyuk csak kevéssé felelős érte, inkább idős csillagok nagy populációjából származik. A második lehetőség, hogy a sugárzás nagy része a központi fekete lyukból jön, és csak kevés idős csillag van jelen, a harmadik lehetőség pedig az, hogy az idős csillagok és a táplálkozó fekete lyuk együtt felelős a galaxisok megjelenéséért.

Az első lehetőség azt feltételezi, hogy a kozmikus történelem kezdetén váratlanul nagy számú csillag született a galaxisokban. A második és harmadik lehetőség esetén viszont a központi fekete lyuk tett szert az ilyen kis galaxisok esetében vártnál sokkal nagyobb tömegre. „Egyik modell sem alkalmazkodik a galaxisok kialakulásáról és fejlődéséről alkotott képünkhöz.” – írják a kutatók.

„Kiváló tanulmány, mert megfontoltan, gondosan vizsgálja az adatokat, amelyekkel számos lehetőséget figyelembe vesz, ahelyett, hogy egyetlen narratívát erőltetne.” – mondja Adam Carnall (Royal Observatory Edinburgh), aki nem vett részt a kutatásban. „Mindenképpen valószínűnek tűnik, tekintve a James Webb-űrtávcső rengeteg különböző eredményét, hogy a galaxisok korábban és nagyobb számban kezdtek kialakulni, mint azt korábban hittük. Amíg azonban nincs több adatunk, nem tudhatjuk, mennyire súlyos a probléma.” – teszi hozzá.

Wang és munkatársai egyetértenek: „Nagyon fontosak lesznek a jövőbeni mélyebb és vörösebb tartományú megfigyelések.” – írják. Ez a tanulmány a James Webb-űrtávcső közeli infravörös adatait elemzi, de a távcső közepes infravörösben hosszabb expozícióval rögzített felvételei segíthetnek majd a kis piros pöttyök valódi természetének megfejtésében.

Forrás: Sky & Telescope