Une équipe internationale a découvert une galaxie de disque en spirale géant dans le premier cosmos qui est trois fois plus grand que les galaxies similaires de la même époque.
Les disques galactiques sont des structures plates et rotatives remplies d'étoiles, de gaz et de poussière qui orbitent le noyau central. Le système solaire orbite dans le disque de la Voie lactée.
L'Université de technologie de Swinburne est la seule institution de recherche australienne derrière cette enquête mondiale, publiée dans Astronomie naturelledu nouveau télescope spatial James Webb (JWST) et d'autres observations de télescope.
L'expert en modélisation spectrale de Swinburne Galaxy, le Dr Themiya Nanayakkara, faisait partie de l'équipe internationale qui a planifié les observations JWST et a découvert cette galaxie exceptionnelle.
« Quand et comment la forme des disques de la galaxie a été un puzzle exceptionnel, » dit-il. « Voir une galaxie disque massive et bien ordonnée lorsque l'univers n'avait que 2,4 milliards d'années nous oblige à repenser à quel point la nature peut construire rapidement et efficacement la nature.
« Cette galaxie remet non seulement à nos modèles existants de formation précoce, mais laisse également entendre que des environnements denses et riches en gaz peuvent être le berceau des premiers géants de l'univers. »
Ces observations ont été ciblées vers une région spécifique du ciel, qui héberge un quasar brillant à Redshift Z = 3,25. La galaxie est considérée comme il y a 11 milliards d'années, soit 2 milliards d'années après le Big Bang.
En utilisant les nouvelles données JWST de deux instruments à bord, Nircam et NIRSPEC, le Dr Nanayakkara et l'équipe ont identifié des galaxies dans cette structure trop dense et ont analysé leurs décalages vers le rouge, la morphologie et la cinématique, qui sont tous nécessaires à l'identification des disques de galaxie.
« Nos observations ont conduit à la découverte fortuite d'une galaxie de disque étonnamment grande dans notre domaine, » dit-il. « Cette galaxie, surnommée la «grande roue», a un rayon optique d'environ 10 kpc, ce qui est au moins trois fois plus grand que ce qui est prévu par les simulations cosmologiques actuelles. »
Une autre analyse cinématique basée sur les données NIRSPEC a confirmé que la galaxie contient un disque tournant à environ 300 km / s. Il est plus grand que tous les autres disques confirmés cinématiquement trouvés à des époques précoces similaires, et pourtant est comparable à la taille des disques les plus massifs d'aujourd'hui.
Le Dr Nanayakkara dit que le disque vit dans un environnement très exagéré, laissant entendre qu'un tel environnement pourrait avoir des conditions physiques favorables pour la formation précoce des disques.
« Compte tenu du manque de galaxies comparables à la grande roue dans les simulations cosmologiques actuelles, ces conditions physiques favorables ne sont probablement pas encore entièrement capturées dans les modèles de formation de galaxies actuels. Plus précisément, les environnements de ce type sont connus pour héberger des rencontres de galaxies fréquentes, des fusions et des flux de gaz.
« Par conséquent, pour avoir une forme de disque tôt et se développer rapidement, les fusions de galaxies dans cet environnement ont dû être non destructeurs et orientées dans des directions particulières. Alternativement, les entrées de gaz doivent avoir porté un moment angulaire qui a largement co-racé avec le disque de galaxie. »
Des études antérieures ont révélé que le quasar est ancré dans une structure à grande échelle appelée cluster proto-galaxy, qui a une forte concentration de galaxies, de gaz et de trous noirs, indiquant un environnement exceptionnellement trop dense.
Cette étude ouvre la voie à l'étude de cet environnement trop dense, qui reste un territoire relativement sous-exploré, dit le Dr Nanayakkara.
« Avec des observations plus ciblées, nous pourrions construire un échantillon statistique de disques géants dans l'univers précoce et ouvrir une nouvelle fenêtre sur l'étude des premières phases de la formation de la galaxie. »
