A James Webb-űrtávcsőnek hála a csillagászok messze visszatekinthetnek a múltba, és az ott talált galaxisok cáfolják a korábbi elméleteket. Olyan fényes csillagvárosokat találtak például, amelyek a vártnál is erősebben ragyognak. A Webb-űrtávcső megfigyeléseit magyarázhatja egyebek mellett az is, hogy régen a Világegyetemben időnként fellángolhatott az új csillagok születése, és egy-egy ilyen mozgalmas periódust egy kevésbé intenzív csillagkeletkezési időszak szakíthatott meg.
A csillagkeletkezési ráta egy galaxisban nem állandó: a Világegyetem kezdetétől nagyjából 3,3 milliárd éven át növekedett, míg z=2 vöröseltolódásnál (körülbelül 10,4 milliárd éve) elérte a csúcspontját, és azóta csökken. Az egyes galaxisok eltérhetnek ettől, de a galaxisok nagy populációi alapvetően így viselkednek. Az eltérés függhet az adott csillagváros tömegétől is. A nagyobb tömegű galaxisokban a csillagkeletkezési ráta csúcspontja korábban következett be, mint a kisebbekben.
A kutatók a galaxis spektrumának vizsgálatával a csillagkeletkezési ütemet is tanulmányozhatják. Megfigyelhetik például a Hα emissziós vonalat, amelyből megbecsülhetik az elmúlt 10 millió év csillagkeletkezési rátájának átlagát. Ez azért lehetséges, mert a Hα-sugárzást a legnagyobb tömegű (O típusú) csillagokat körülvevő ionizált gáz bocsátja ki, ezek pedig csak néhány millió évig élnek. Ezzel szemben egy galaxis ultraibolya sugárzása a kisebb tömegű, hosszabb életű csillagokra utal, így a csillagászok az elmúlt 100 millió évre felmérhetik egy galaxis csillagkeletkezési jellemzőit.
Az Astrophysical Journal című lapban nemrég közzétett tanulmányban Justin W. Cole és munkatársai több mint 1800 nagy vöröseltolódású galaxist vizsgáltak meg ezzel a két módszerrel. Arra az eredményre jutottak, hogy a csillagkeletkezési ütem rövid időskálán jóval változékonyabb, mint hosszabb távon, ami alátámasztja a fellángoló csillagkeletkezés elméletét.
Az elemzésben vizsgált galaxisokról a James Webb-űrtávcső NIRCam műszerével készültek felvételek a CEERS (Cosmic Evolution Early Release Science) felmérés keretében. Mivel mindegyik alaposan vizsgált égterületen helyezkedik el, a kutatók a Webb-űrtávcső adatai mellett a korábbi Hubble-adatokat is felhasználhatták.
Az adatok elemzésekor a kutatók azt is megállapították, hogy a korai Világegyetem galaxisaiban nem voltak jelentősen intenzívebbek a csillagkeletkezési rohamok. Amikor azonban a vizsgált galaxisokat tömeg alapján két csoportra osztották, érdekes eredményt kaptak. A kisebb tömegű galaxisok hosszabb és rövidebb időskálán hasonló csillagkeletkezési rátát mutattak, míg a nagyobb tömegű társaikban jelentősebb eltérés mutatkozott: rövidebb távon a csillagkeletkezési ütem alacsonyabb volt, mint hosszabb távon.
A következő grafikonon ezt figyelhetjük meg: látszik, hogy a kisebb tömegű galaxisokban hosszabb robbanásszerű csillagkeletkezési periódusok a jellemzőek. A kutatók becslései szerint a nagy tömegű galaxisokban nagyjából 60 millió évig, míg a kisebb tömegűekben úgy 110 millió évig tarthat egy-egy intenzívebb időszak.
A kutatók szerint bár a csillagkeletkezés valóban aktívabb periódusokra koncentrálódik, ezek helyett pontosabb, ha a csillagkeletkezési történetet a megszakítások időtartamával írjuk le. A számítások szerint ezek a pihenő időszakok 100 millió, vagy akár 250 millió évig is tarthatnak.
Az eredmények izgalmas adalékot jelentenek a galaxisok korai fejlődésének vizsgálatához, és segítenek a nemrég megfigyelt galaxis-gyermekek modellezésében. Még mindig sok a megválaszolatlan kérdés a korai Világegyetem csillagkeletkezési történetével kapcsolatban, így érdemes figyelnünk a galaxisfejlődéssel kapcsolatos új tudományos eredményeket.
Források:
- https://aasnova.org/2025/03/05/baby-galaxies-love-to-take-100-million-year-naps/
- https://astrobites.org/2024/11/06/bursts-and-lulls/
Az eredményeket ismertető szakcikk:
Cole et al. 2025, https://doi.org/10.3847/1538-4357/ad9a6a
Szerző: Ujhelyi Borbála, Kutatási asszisztens
CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézet