Astronomowie wykryli najdalszą znaną galaktykę meduzę

Czym jest galaktyka meduza?

Galaktyka meduza to wyjątkowy typ ciała niebieskiego występujący wewnątrz gęstych gromad galaktyk, charakteryzujący się długimi, ciągnącymi się „mackami” gazu i nowonarodzonych gwiazd, które upodabniają ją do morskiego bezkręgowca. Te strumienie przypominające macki powstają w wyniku gwałtownej interakcji z otaczającym środowiskiem, a konkretnie, gdy galaktyka porusza się z dużą prędkością przez gorącą, gęstą gromadę innych galaktyk.

Dr Ian Roberts, stypendysta podoktorski programu Banting w Waterloo Centre for Astrophysics, zidentyfikował niedawno wyraźny przykład tego zjawiska w odległym wszechświecie. Wizualna morfologia galaktyki meduzy definiowana jest przez standardowy dysk galaktyczny połączony z jasnymi, niebieskimi węzłami młodych gwiazd, znajdującymi się w ciągnących się ogonach gazowych. Gwiazdy te nie rodzą się w głównym korpusie galaktyki, lecz są powoływane do życia wewnątrz odartego gazu, gdy jest on wciągany do ośrodka wewnątrz gromady (intra-cluster medium).

Obserwacja tych struktur wymaga zaawansowanych instrumentów, ponieważ „macki” są często słabe i przesłonięte przez ogromne odległości głębokiego kosmosu. W przypadku odkrycia dokonanego przez University of Waterloo, naukowcy wykorzystali Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) do rozróżnienia tych delikatnych cech z rekordowej odległości. Dane ujawniły, że nawet 8,5 miliarda lat temu galaktyki przechodziły fizyczne transformacje niezbędne do wytworzenia tych uderzających, przypominających meduzy form.

Czym jest odzieranie pod wpływem ciśnienia spiętrzenia w galaktykach?

Odzieranie pod wpływem ciśnienia spiętrzenia (ram-pressure stripping) to proces astrofizyczny, w którym gaz wewnątrz galaktyki jest przymusowo usuwany przez ciśnienie ośrodka wewnątrz gromady, gdy galaktyka przemieszcza się przez nią. Ten „wiatr” gorącego, gęstego gazu działa jak fizyczna bariera, wypychając wewnętrzny, chłodny gaz galaktyki poza jej studnię grawitacyjną do otaczającej przestrzeni.

Mechanika odzierania pod wpływem ciśnienia spiętrzenia jest często porównywana do odczuć osoby jadącej na rowerze pod silny wiatr czołowy, gdzie siła powietrza napiera na nią. W próżni kosmicznej jednak ten „wiatr” składa się z rozproszonej, ale niezwykle gorącej plazmy, która wypełnia gromady galaktyk. Gdy galaktyka wpada do centrum gromady z dużą prędkością, ciśnienie staje się tak intensywne, że przezwycięża własną grawitację galaktyki, prowadząc do powstania długich ogonów gazu, które definiują morfologię meduzy.

Według badań opublikowanych w The Astrophysical Journal, proces ten jest fundamentalny dla cyklu życia galaktyki. Poprzez usunięcie chłodnego gazu niezbędnego do formowania się gwiazd, odzieranie pod wpływem ciśnienia spiętrzenia skutecznie „wygasza” galaktykę, prowadząc do jej ostatecznej śmierci jako „czerwonego i martwego” obiektu typu eliptycznego. Obserwacja tego procesu przez zespół z University of Waterloo przy tak dużym przesunięciu ku czerwieni (z = 1,156) sugeruje, że te gwałtowne interakcje środowiskowe zachodziły znacznie wcześniej w historii kosmosu, niż wcześniej modelowano.

Odkrycie COSMOS2020-635829

Odkrycie kandydatki na galaktykę meduzę znanej jako COSMOS2020-635829 stanowi kamień milowy w astronomii obserwacyjnej, oznaczając najodleglejszy taki obiekt, jaki kiedykolwiek zarejestrowano przy z = 1,156. Identyfikując ten obiekt w polu COSMOS, naukowcy przesunęli linię czasu dotyczącą momentu, w którym te aktywne procesy odzierania zachodziły we wczesnym wszechświecie.

Naukowcy z Waterloo Centre for Astrophysics dokonali odkrycia podczas analizy danych z przeglądu Cosmic Evolution Survey Deep field (COSMOS). Ten konkretny fragment nieba jest głównym celem dla teleskopów takich jak JWST, ponieważ znajduje się daleko od płaszczyzny Drogi Mlecznej, oferując czysty widok na odległy wszechświat bez zakłóceń ze strony lokalnych gwiazd czy pyłu. Ponieważ pole to jest widoczne z obu półkul, stanowi ustandaryzowany region dla wielofalowych badań ewolucji galaktyk.

Zdolności JWST do obserwacji w bliskiej podczerwieni były kluczowe dla wykrycia jasnych, niebieskich węzłów i słabych ogonów gazowych COSMOS2020-635829. Przy przesunięciu ku czerwieni wynoszącym 1,156, światło z tej galaktyki podróżowało przez około 8,5 miliarda lat przed dotarciem do zwierciadeł teleskopu. „Przeszukiwaliśmy dużą ilość danych z tego dobrze zbadanego regionu... z nadzieją na dostrzeżenie galaktyk meduz, które nie były wcześniej badane” – powiedział dr Ian Roberts w komunikacie prasowym z dnia 17 lutego 2026 roku. Natychmiastowa identyfikacja tej nieudokumentowanej wcześniej galaktyki podkreśla bezprecedensową czułość nowoczesnych obserwatoriów kosmicznych.

Dlaczego odkrycie COSMOS2020-635829 jest istotne dla wczesnego wszechświata?

Odkrycie COSMOS2020-635829 jest znaczące, ponieważ dowodzi, że odzieranie pod wpływem ciśnienia spiętrzenia aktywnie przekształcało galaktyki 8,5 miliarda lat temu, znacznie wcześniej, niż przewidywały obecne modele formowania się gromad. Wynik ten sugeruje, że wczesny wszechświat zawierał już „surowe” środowiska zdolne do odzierania galaktyk z gazu i zmiany ich właściwości w okresie gwałtownego wzrostu kosmicznego.

Przed tymi badaniami wielu astrofizyków wierzyło, że gromady galaktyk 8,5 miliarda lat temu znajdowały się wciąż w swoich wczesnych, niezorganizowanych stadiach. Teoretyzowano, że ośrodek wewnątrz gromady nie był jeszcze wystarczająco gęsty ani gorący, aby wywierać znaczące ciśnienie spiętrzenia wymagane do stworzenia galaktyk meduz. Jednak ustalenia zespołu z University of Waterloo podważają tę linię czasu, wskazując, że gromady były wystarczająco dojrzałe, by zacząć „zabijać” galaktyki poprzez odzieranie z gazu znacznie szybciej, niż się spodziewano.

Implikacje tego badania rozciągają się na nasze zrozumienie współczesnego wszechświata i jego licznej populacji „martwych” galaktyk. Dr Ian Roberts zauważa, że surowe środowiska gromad zaobserwowane w danych z JWST prawdopodobnie odegrały fundamentalną rolę w budowaniu dużej populacji galaktyk nieformujących gwiazd, widocznych dzisiaj w gromadach. Obserwując te przekształcone galaktyki w ich wczesnych stadiach, badacze mogą lepiej odwzorować przejście od aktywnych, bogatych w gaz spiral do uśpionych, ubogich w gaz stanów, które charakteryzują wiele dojrzałych gromad.

Idąc dalej, zespół z Waterloo wystąpił już o dodatkowy czas obserwacyjny na Kosmicznym Teleskopie Jamesa Webba w celu przeprowadzenia dalszych badań. Przyszłe dane pozwolą na bardziej szczegółową analizę spektroskopową ciągnącego się gazu oraz wieku gwiazd wewnątrz „macek”. Zapewni to dalszą jasność co do prędkości procesu odzierania pod wpływem ciśnienia spiętrzenia i tego, jak zmieniał się on w różnych epokach 13,8-miliardowej historii wszechświata.

• Tytuł badania: JWST Reveals a Candidate Jellyfish Galaxy at z = 1.156
• Główny autor: Dr Ian Roberts, University of Waterloo
• Publikacja: The Astrophysical Journal (DOI: 10.3847/1538-4357/ae3824)
• Kluczowy parametr: Przesunięcie ku czerwieni z = 1,156 (czas spoglądania wstecz: 8,5 miliarda lat)
• Obserwatorium: Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST)