Οι γαλαξίες εδώ και πολύ καιρό ήταν πολύ φανταστικοί. γέννησαν αστέρια με ρυθμό τουλάχιστον δέκα φορές από αυτό που βλέπουμε σήμερα.
Γιατί; Υπήρχαν περισσότερα πράγματα τότε, για να φτιάξουν αστέρια; Ή οι γαλαξίες τότε ήταν πιο αποτελεσματικοί στη δημιουργία αστεριών; Ή κάτι άλλο??
Η Δρ. Linda Tacconi, από το Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik της Γερμανίας, οδήγησε μια διεθνή ομάδα αστρονόμων για να ανακαλύψει γιατί… και η απάντηση φαίνεται ότι οι νέοι γαλαξίες ήταν γεμισμένοι στα βράγχια με αέριο.
«Καταφέραμε, για πρώτη φορά, να εντοπίσουμε και να απεικονίσουμε το κρύο μοριακό αέριο σε φυσιολογικούς γαλαξίες που σχηματίζουν αστέρια, οι οποίοι είναι αντιπροσωπευτικοί των τυπικών μαζικών πληθυσμών γαλαξιών λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη», δήλωσε ο Δρ Tacconi.
Οι προκλητικές παρατηρήσεις δίνουν την πρώτη ματιά στο πώς οι γαλαξίες, ή πιο συγκεκριμένα το κρύο αέριο σε αυτούς τους γαλαξίες, έμοιαζαν μόλις 3 έως 5 δισεκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη (ισοδύναμη με μια κοσμολογική μετατόπιση z ~ 2 έως z ~ 1). Σε αυτήν την ηλικία, οι γαλαξίες φαίνεται να έχουν σχηματίσει αστέρια λίγο πολύ συνεχώς με τουλάχιστον δέκα φορές τον ρυθμό που παρατηρείται σε παρόμοια συστήματα μάζας στο τοπικό Σύμπαν.
Είναι πλέον αρκετά αποδεδειγμένο ότι οι γαλαξίες σχηματίστηκαν από πρωτο-γαλαξίες, οι οποίοι οι ίδιοι σχηματίστηκαν σε τοπικές υπερβολικές πυκνότητες, που κυριαρχούνται από κρύα σκοτεινή ύλη - φωτοστέφανα σκοτεινής ύλης - όπου το νεκρό υδρογόνο και ήλιο συλλέχθηκαν και ψύχθηκαν. Μέσα από συγκρούσεις και συγχωνεύσεις, καθώς και κάποια συνεχιζόμενη αύξηση αερίου, οι πρωτο-γαλαξίες σχημάτισαν νέους γαλαξίες, λίγα δισεκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang - εν συντομία, ιεραρχικός σχηματισμός.
Οι λεπτομερείς παρατηρήσεις του ψυχρού αερίου και η κατανομή και η δυναμική του διαδραματίζουν βασικό ρόλο στην αποσύνδεση των πολύπλοκων μηχανισμών που είναι υπεύθυνοι για τη μετατροπή των πρώτων πρωτο-γαλαξιών σε μοντέρνους γαλαξίες, όπως ο Γαλαξίας. Μια σημαντική μελέτη για τους μακρινούς, φωτεινούς γαλαξίες που σχηματίζουν αστέρια στο ιντερφερόμετρο χιλιοστομέτρου Plateau de Bure έχει οδηγήσει τώρα σε μια σημαντική ανακάλυψη με την άμεση ματιά στον σχηματισμό αστεριών «τροφή». Η μελέτη εκμεταλλεύτηκε σημαντικές πρόσφατες εξελίξεις στην ευαισθησία των ραδιομέτρων στο παρατηρητήριο για να πραγματοποιήσει την πρώτη συστηματική έρευνα των ιδιοτήτων ψυχρού αερίου (που εντοπίστηκαν από μια περιστροφική γραμμή του μορίου μονοξειδίου του άνθρακα) των κανονικών μαζικών γαλαξιών όταν το Σύμπαν ήταν 40% ( z = 1.2) και 24% (z = 2.3) της τρέχουσας ηλικίας του. Οι προηγούμενες παρατηρήσεις περιορίστηκαν σε μεγάλο βαθμό σε σπάνια, πολύ φωτεινά αντικείμενα, συμπεριλαμβανομένων των συγχωνεύσεων γαλαξιών και των κβάζαρ. Αντίθετα, η νέα μελέτη εντοπίζει μαζικούς γαλαξίες που σχηματίζουν αστέρια αντιπροσωπευτικές του «φυσιολογικού», μέσου όρου πληθυσμού γαλαξιών σε αυτό το εύρος μάζας και μετατόπισης.
«Όταν ξεκινήσαμε το πρόγραμμα πριν από ένα χρόνο», λέει ο Δρ. Tacconi, «δεν μπορούσαμε να είμαστε σίγουροι ότι θα μπορούσαμε να εντοπίσουμε κάτι. Αλλά οι παρατηρήσεις ήταν επιτυχημένες πέρα από τις πιο αισιόδοξες ελπίδες μας. Καταφέραμε να αποδείξουμε ότι οι μαζικοί κανονικοί γαλαξίες στα z ~ 1,2 και z ~ 2,3 είχαν πέντε έως δέκα φορές περισσότερο αέριο από αυτό που βλέπουμε στο τοπικό Σύμπαν. Δεδομένου ότι αυτοί οι γαλαξίες σχηματίζουν αέριο με υψηλό ρυθμό για μεγάλα χρονικά διαστήματα, αυτό σημαίνει ότι το αέριο πρέπει να ανανεώνεται συνεχώς με την προσαύξηση από τα φωτοστέφανα της σκοτεινής ύλης, σε εξαιρετική συμφωνία με το πρόσφατο θεωρητικό έργο. "
Ένα άλλο σημαντικό αποτέλεσμα αυτών των παρατηρήσεων είναι οι πρώτες χωρικά διαχωρισμένες εικόνες της διανομής ψυχρού αερίου και των κινήσεων σε αρκετούς από τους γαλαξίες. «Αυτή η έρευνα άνοιξε την πόρτα για μια εντελώς νέα λεωφόρο για τη μελέτη της εξέλιξης των γαλαξιών», λέει ο Pierre Cox, διευθυντής του IRAM. «Αυτό είναι πραγματικά συναρπαστικό και υπάρχουν πολλά ακόμη να έρθουν».
«Αυτά τα συναρπαστικά ευρήματα μας παρέχουν σημαντικές ενδείξεις και περιορισμούς για θεωρητικά μοντέλα επόμενης γενιάς που θα χρησιμοποιήσουμε για να μελετήσουμε λεπτομερέστερα τις πρώτες φάσεις της ανάπτυξης του γαλαξία», λέει ο Andreas Burkert, ειδικός για τον σχηματισμό αστεριών και την εξέλιξη των γαλαξιών στην Αριστεία της Γερμανίας. Σύμπλεγμα συμπλεγμάτων. "Τελικά αυτά τα αποτελέσματα θα βοηθήσουν στην κατανόηση της προέλευσης και της ανάπτυξης του Γαλαξία μας."
Σχετικά με την εικόνα EGS 1305123: Χωρικά διαχωρισμένες οπτικές και χιλιοστομετρικές εικόνες ενός τυπικού τεράστιου γαλαξία σε redshift z = 1,1 (5,5 δισεκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang). Η αριστερή εικόνα λήφθηκε με το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble στις ζώνες V- και I-optic, στο πλαίσιο της έρευνας AEGIS για τους απομακρυσμένους γαλαξίες. Η σωστή εικόνα είναι μια επικάλυψη των εκπομπών CO 3-2 που παρατηρούνται με το PdBI (κόκκινο / κίτρινο χρώμα) να τοποθετείται πάνω στην εικόνα I (γκρι). Για πρώτη φορά αυτές οι παρατηρήσεις δείχνουν ξεκάθαρα ότι η εκπομπή μοριακής γραμμής και το οπτικό φως από τεράστια αστέρια εντοπίζουν έναν τεράστιο, περιστρεφόμενο δίσκο διαμέτρου ~ 60.000 έτη φωτός. Αυτός ο δίσκος έχει παρόμοιο μέγεθος και δομή όπως φαίνεται στους γαλαξίες δίσκων z ~ 0, όπως ο Γαλαξίας. Ωστόσο, η μάζα του ψυχρού αερίου σε αυτόν τον δίσκο είναι περίπου μιας τάξης μεγέθους μεγαλύτερη από τους τυπικούς γαλαξίες δίσκων z ~ 0. Αυτό εξηγεί γιατί οι γαλαξίες υψηλού ζ μπορούν να σχηματιστούν συνεχώς περίπου δέκα φορές το ρυθμό των τυπικών γαλαξιών z ~ 0.
Πηγές: Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Tacconi et al. (2010), Nature 463, 781 (εκτύπωση: arXiv: 1002.2149)
