Galaksit kauan, kauan sitten olivat erittäin hedelmällisiä; he synnyttivät tähtiä nopeudella, joka on vähintään kymmenenkertainen näkemään tänään.
Miksi? Oliko silloin lisää tavaroita tähtien tekemiseen? Vai olivatko galaksit silloin tehokkaampia tähtiä tekemässä? Tai jotain muuta??
Tohtori Linda Tacconi, Saksan Max-Planck -instituutin für extraterrestrische Physik, johti kansainvälistä tähtitieteilijäryhmää selvittämään miksi ... ja vastaus näyttää olevan, että nuoret galaksit täytettiin kiteisiin kaasulla.
"Olemme pystyneet ensimmäistä kertaa havaitsemaan ja kuvaamaan kylmää molekyylikaasua normaaleissa tähtiä muodostavissa galakseissa, jotka edustavat tyypillisiä massiivisia galaksipopulaatioita pian Ison räjähdyksen jälkeen", tohtori Tacconi sanoi.
Haastavat havainnot antavat ensimmäisen näkemyksen siitä, kuinka galaksit tai tarkemmin sanottuna kylmä kaasu näissä galakseissa näyttivät vain 3–5 miljardia vuotta iso räjähdyksen jälkeen (vastaa kosmologista punasiirtymää z ~ 2 - z ~ 1). Tässä iässä galaksit näyttävät olevan muodostaneet tähtiä enemmän tai vähemmän jatkuvasti ainakin kymmenenkertaisesti nopeudella, joka on nähty samanlaisissa paikallisen maailmankaikkeuden massajärjestelmissä.
Nyt on kohtuullisen vakiintunut, että protogalaksekseista muodostetut galaksit, jotka itse muodostuvat paikallisissa ylitiheyksissä, hallitsevat kylmää pimeää ainetta - tumma-ainehalogeja -, joissa vasta neutraali vety ja heliumi kerääntyivät ja jäähtyivät. Törmäysten ja fuusioiden sekä jonkin verran meneillään olevan kaasun lisääntymisen kautta protogalaktikot muodostivat nuoria galakseja, muutama miljardi vuotta suuren iskun räjähdyksen jälkeen - lyhyesti sanottuna, hierarkkinen muodostuminen.
Yksityiskohtaisilla havainnoilla kylmää kaasua ja sen jakautumista sekä dynamiikkaa on avainasemassa purkamalla monimutkaisia mekanismeja, jotka ovat vastuussa ensimmäisten protogalaktioiden muuttamisesta nykyaikaisiksi galakseiksi, kuten Linnunrata. Suuri tutkimus etäisistä, valoisasta tähtiä muodostavista galakseista Plateau de Buren millimetrimittainterferometrillä on nyt johtanut läpimurtoon tarkastelemalla suoraan tähdenmuodostuksen ”ruokaa”. Tutkimuksessa hyödynnettiin observatorion radiometrien herkkyyden viimeaikaisia merkittäviä edistysaskeleita tekemällä ensimmäinen systemaattinen tutkimus kylmien kaasujen ominaisuuksista (hiilimonoksidimolekyylin kiertoviivan jäljittämällä) normaaleissa massiivisissa galakseissa, kun maailmankaikkeus oli 40% ( z = 1,2) ja 24% (z = 2,3) nykyisestä iästään. Aiemmat havainnot rajoittuivat suurelta osin harvinaisiin, erittäin valoisiin kohteisiin, mukaan lukien galaksien yhdistymiset ja kvaasarit. Uusi tutkimus sen sijaan jäljittää massiivisia tähtiä muodostavia galakseja, jotka edustavat "normaalia", keskimääräistä galaksipopulaatiota tällä massa- ja punasiirtymäalueella.
"Kun aloitimme ohjelman noin vuosi sitten", tohtori Tacconi sanoo, "emme voineet olla varmoja, että edes havaitsemme mitään. Mutta havainnot menestyivät optimistisimpien toiveidemme ulkopuolella. Olemme pystyneet osoittamaan, että massiivisissa normaaleissa galakseissa pisteillä z ~ 1,2 ja z ~ 2,3 oli viisi-kymmenen kertaa enemmän kaasua kuin mitä näemme paikallisessa maailmankaikkeudessa. Kun otetaan huomioon, että nämä galaksit muodostivat kaasua suurella nopeudella pitkien ajanjaksojen välillä, tämä tarkoittaa, että kaasua on täytynyt jatkuvasti täydentää lisäämällä pimeän aineen halogeeneistä, erinomaisessa yhteisymmärryksessä viimeaikaisen teoreettisen työn kanssa. "
Näiden havaintojen toinen tärkeä tulos on ensimmäiset alueellisesti erotetut kuvat kylmän kaasun jakautumisesta ja liikkeistä useissa galakseissa. "Tämä tutkimus on avannut oven täysin uudelle suunnalle galaksien kehityksen tutkimiseksi", sanoo IRAM: n johtaja Pierre Cox. "Tämä on todella jännittävää ja eteen on vielä paljon muuta."
"Nämä kiehtovat havainnot antavat meille tärkeitä vihjeitä ja rajoituksia seuraavan sukupolven teoreettisille malleille, joita käytämme tutkimaan tarkemmin galaksien kehityksen alkuvaiheita", sanoo Andreas Burkert, Saksan huippuosaamisen tähtiä muodostavien ja galaksien kehityksen asiantuntija. Cluster Universe. "Lopulta nämä tulokset auttavat ymmärtämään Linnun tietämme alkuperää ja kehitystä."
Tietoja EGS 1305123 -kuvasta: Spatiaalisesti erotetut optiset ja millimetrikuvat tyypillisestä massiivisesta galaksista punasiirtymällä z = 1,1 (5,5 miljardia vuotta Ison räjähdyksen jälkeen). Vasen kuva otettiin Hubble-avaruusteleskoopilla V- ja I-optisilla kaistoilla osana kaukaisten galaksien AEGIS-tutkimusta. Oikea kuva on päällekkäinen CO 3-2-päästö, jota havaitaan PdBI: llä (punainen / keltainen väri), joka on asetettu I-kuvaan (harmaa). Nämä havainnot osoittavat ensimmäistä kertaa selvästi, että massiivisten tähtien molekyylilinjaemissio ja optinen valo jäljittävät massiivisen pyörivän levyn, jonka halkaisija on ~ 60 000 valovuotta. Tämä levy on kooltaan ja rakenteeltaan samanlainen kuin z ~ 0 -levygalakseissa, kuten Linnunrata. Kuitenkin kylmän kaasun massa tässä levyssä on noin suuruusluokkaa suurempi kuin tyypillisissä z ~ 0 -levygalakseissa. Tämä selittää, miksi korkean z: n galaksit voivat muodostua jatkuvasti noin kymmenen kertaa nopeammin kuin tyypilliset z ~ 0 -galaksit.
Lähteet: Max Planck -lääketieteellisen fysiikan instituutti, Tacconi et al. (2010), Nature 463, 781 (preprint: arXiv: 1002.2149)
