Галактика, която е толкова отдалечена, че я виждаме практически на ръба на наблюдаваната Вселена, е видяна да се държи като напълно развита галактика: Наблюденията показват, че се върти – върти се по начин, подобен на нашия собствен Млечен път, въпреки че я виждаме такава, каквато е била само 500 милиона години след Големия взрив!
Галактиката се нарича MACS1149-JD1 — или накратко само JD1 — и за нейната светлина са били нужни около 13,3 милиарда години, за да достигне до нас. Като се има предвид, че Вселената е само на около 13,8 милиарда години, ние виждаме тази галактика такава, каквато е била, когато е била наистина много млада.
Толкова е далече, че обикновено би било твърде слабо за виждане, но се случва така, че тя се намира зад много масивен галактически куп, наречен MACSJ1149.5+223. Този клъстер е само на около 5 милиарда светлинни години от нас, много по-близо до нас от JD1, и това е за щастие: огромната гравитация на комбинираните галактики в клъстера действа като леща, огъвайки и усилвайки светлината от JD1, правейки я достатъчно ярка, за да се види. Той също така увеличава изображението на JD1, което ни позволява да го видим по-подробно, точно както прави обектив.
Галактическият клъстър MACSJ1149.5+223 лежи на преден план и увеличава изображението на много по-отдалечения JD1, галактика на 13,3 милиарда светлинни години. Вмъкването е станало при наблюдението на кислорода от галактиката.
JD1 е изследван и преди и удивително студията показва, че звездите в галактиката вече са се образували само 250 милиона години след раждането на самата Вселена.
В друго изследване астрономите са използвали Atacama Large Millimeter/submillimeter Array или ALMA, за да наблюдават галактиката при дължина на вълната от около 88 микрона и са видели светлина от кислородни атоми, светещи ярко. Кислородът се произвежда в масивни звезди и се изхвърля, когато те експлодират в края на живота си, така че някои от тези звезди вече са били родени, остарели и умрели до момента, в който видим тази галактика, което е невероятно.
Новата работа разширява тези наблюдения. Астрономите използват ALMA, за да наблюдават отново кислорода в JD1 при 88 микрона, но този път отнема общо близо 10 часа наблюдения, в сравнение само с 2 часа по-рано. Колкото по-дълго е наблюдението, толкова повече светлина събира телескопът, което прави структурата и детайлите по-лесни за виждане. Въпреки че все още е с доста ниска разделителна способност – в края на краищата говорим за галактика, която е много далече – учените могат да видят структури с диаметър приблизително 1000 светлинни години в JD1.
Това, което откриват, е ясен сигнал, че част от светлината, излъчвана от кислорода, се излъчва от материал, движещ се към нас и част от материал, който се отдалечава от нас. Това е доста добра индикация за въртене: обект, който се върти, половината от него ще се движи към нас и половината се отдалечава, създавайки доплерово изместване в светлината му. Астрономите виждат това изместване, след като отчитат огромното червено изместване на самата галактика, отнесено от нас от разширяването на Вселената.
Галактиката е малка, само около 3000 светлинни години в диаметър, което не е много изненадващо. По това време във Вселената галактиките току-що са започнали да се формират чрез натрупване на газ, така че не са имали достатъчно време да станат толкова огромни, колкото, да речем, нашия Млечен път, който е широк около 120 000 светлинни години. Той също така е много по-малко масивен, само около 650 милиона пъти масата на Слънцето; Млечният път за сравнение е над 1000 пъти по-масивен от JD1.
Въртящата се галактика се върти със скорост, която зависи от нейната маса, тъй като това определя гравитацията, а тя е тази, която държи звездите в техните орбити. JD1 се върти със скорост малко под 50 километра в секунда, в сравнение с над 200 за Млечния път. Така че във всяко отношение това е галактика, която е все още млада и расте, но вече показва признаци на зряла възраст.
Цялото физическо моделиране, което правят астрономите, показва, че JD1 е в съответствие с това, че е дискова галактика, като спирална галактика, със звезди в нея, които са се образували преди около 300 милиона години, което съвпада добре с това, което беше видяно в по-ранната работа, използваща различен метод, за да получи звездната епоха. Това също означава, че дори на тази млада възраст е възможно галактиките да се оформят в дискове, което е доста страхотен резултат.
Всичко това прави JD1 най-отдалечената галактика, виждана някога с признаци на въртене, както и най-далечната, в която можем да открием структура и движение. Всичко открито е в съответствие с моделите за това как трябва да се държат галактиките в много ранната Вселена, което е окуражаващо. Това означава, че вероятно сме на прав път да разберем какъв е бил космосът, когато е бил малко бебе. Мистериите са забавни в науката, но случайният знак, че правим правилното нещо, също е хубав.
