Forskere får det bedste mål for stjernedannende materiale i galaksehobe i det tidlige univers

Det internationale Spitzer Adaptation of the Red-Sequence Cluster Survey (SpARCS) samarbejde baseret på University of California, Riverside har kombineret observationer fra flere af verdens mest kraftfulde teleskoper for at udføre en af ​​de største undersøgelser til dato af molekylær gas - råmaterialet, der driver stjernedannelsen i hele universet - i tre af de fjerneste galaksehobe nogensinde fundet, opdaget, som de så ud, da universet kun var fire milliarder år gammelt.

Resultaterne blev for nylig offentliggjort i The Astrophysical Journal Letters . Allison Noble, en postdoktor ved Massachusetts Institute of Technology, ledet denne nyeste forskning fra SpARCS-samarbejdet.

Klynger er sjældne områder i universet, der består af stramme grupper af hundredvis af galakser, der indeholder billioner af stjerner, samt varm gas og mystisk mørkt stof. Først, forskerholdet brugte spektroskopiske observationer fra W. M. Keck Observatory på Mauna Kea, Hawaii, og Very Large Telescope i Chile, der bekræftede, at 11 galakser var stjernedannende medlemmer af de tre massive hobe. Næste, forskerne tog billeder gennem flere filtre fra NASAs Hubble-rumteleskop, som afslørede en overraskende mangfoldighed i galaksernes udseende, med nogle galakser, der allerede har dannet store skiver med spiralarme.

Et af de teleskoper, som SpARCS-forskerne brugte, er det ekstremt følsomme Atacama Large Millimeter Array (ALMA) teleskop, der er i stand til direkte at detektere radiobølger udsendt fra den molekylære gas, der findes i galakser i det tidlige univers. ALMA-observationer gjorde det muligt for forskerne at bestemme mængden af ​​molekylær gas i hver galakse, og gav den hidtil bedste måling af, hvor meget brændstof der var tilgængeligt til at danne stjerner.

Forskerne sammenlignede egenskaberne af galakser i disse hobe med egenskaberne for "feltgalakser" (galakser fundet i mere typiske miljøer med færre tætte naboer). Til deres overraskelse, de opdagede, at klyngegalakser havde større mængder molekylær gas i forhold til mængden af ​​stjerner i galaksen, sammenlignet med feltgalakser. Fundet undrede holdet, fordi det længe har været kendt, at når en galakse falder ind i en klynge, interaktioner med andre klyngegalakser og varm gas accelererer afbrydelsen af ​​dens stjernedannelse i forhold til en lignende feltgalakse (processen er kendt som miljødæmpning ).

"Dette er bestemt et spændende resultat, "sagde Gillian Wilson, professor i fysik og astronomi ved UC Riverside og leder af SpARCS -samarbejdet. "Hvis klyngegalakser har mere brændstof til rådighed for dem, du kan forvente, at de danner flere stjerner end feltgalakser, og alligevel er de ikke."

Adelig, en SpARCS-samarbejdspartner og undersøgelsens leder, foreslår flere mulige forklaringer:Det er muligt, at noget ved at være i det varme, barske klyngemiljøer omgivet af mange nabogalakser forstyrrer den molekylære gas i klyngegalakser, således at en mindre del af denne gas aktivt danner stjerner. Alternativt kan det er muligt, at en miljøproces, såsom øget fusionsaktivitet i klyngegalakser, resulterer i de observerede forskelle mellem klynge- og feltgalaksepopulationer.

"Selvom den nuværende undersøgelse ikke besvarer spørgsmålet om, hvilken fysisk proces der primært er ansvarlig for at forårsage de større mængder molekylær gas, det giver den hidtil mest nøjagtige måling af, hvor meget molekylær gas der findes i galakser i klynger i det tidlige univers, " sagde Wilson.

SpARCS-holdet har udviklet nye teknikker ved hjælp af infrarøde observationer fra NASAs Spitzer-rumteleskop til at identificere hundredvis af hidtil uopdagede galaksehobe i det tidlige univers. I fremtiden, de planlægger at studere et større udvalg af klynger. Holdet er for nylig blevet tildelt ekstra tid på ALMA, W. M. Keck Observatory, og Hubble-rumteleskopet for at fortsætte med at undersøge, hvordan kvarteret, hvori en galakse lever, bestemmer, hvor længe den kan danne stjerner.