ALMA finder enorme skjulte reservoirer af turbulent gas i fjerne galakser

Et hold ledet af Edith Falgarone (Ecole Normale Supérieure og Observatoire de Paris, Frankrig) har brugt Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) til at detektere signaturer af kulhydridet CH+ i fjerne stjerneskudsgalakser. Gruppen identificerede stærke signaler af CH+ i fem ud af de seks undersøgte galakser, inklusive de kosmiske øjenvipper. Denne forskning giver ny information, der hjælper astronomer med at forstå væksten af ​​galakser, og hvordan en galakse omgivelser brænder for stjernedannelse.

"CH+ er et specielt molekyle. Det kræver meget energi for at dannes og er meget reaktivt, hvilket betyder, at dens levetid er meget kort, og at den ikke kan transporteres langt. CH+ sporer derfor, hvordan energi flyder i galakserne og deres omgivelser, sagde Martin Zwaan, en astronom hos ESO, der har bidraget til avisen.

Hvordan CH+ sporer energi kan tænkes analogt med at være på en båd i et tropisk hav på et mørkt, måneløs nat. Når forholdene er rigtige, fluorescerende plankton kan lyse op omkring båden, mens den sejler. Turbulensen forårsaget af båden, der glider gennem vandet, ophidser planktonet til at udsende lys, som afslører eksistensen af ​​de turbulente områder i det underliggende mørke vand. Da CH+ udelukkende dannes i små områder, hvor turbulente bevægelser af gas spredes, dets påvisning sporer i det væsentlige energi på galaktisk skala.

Den observerede CH+ afslører tætte chokbølger, drevet af varme, hurtige galaktiske vinde, der stammer fra galaksernes stjernedannende områder. Disse vinde strømmer gennem en galakse, og skubbe materiale ud af det, men deres turbulente bevægelser er sådan, at en del af materialet kan genindfanges af selve galaksens tyngdekraft. Dette materiale samler sig i enorme turbulente reservoirer af cool, gas med lav densitet, strækker sig mere end 30.000 lysår fra galaksens stjernedannende område .

"Med CH+, vi lærer, at energi er lagret i store galaksestore vinde og ender som turbulente bevægelser i tidligere usete reservoirer af kold gas, der omgiver galaksen, " sagde Falgarone, der er hovedforfatter på det nye papir. "Vores resultater udfordrer teorien om galakseudvikling. Ved at drive turbulens i reservoirerne, disse galaktiske vinde forlænger stjerneudbrudsfasen i stedet for at slukke den."

Holdet fastslog, at galaktiske vinde alene ikke kunne genopbygge de nyligt afslørede gasformige reservoirer og antyder, at massen er tilvejebragt af galaktiske fusioner eller tilvækst fra skjulte gasstrømme, som forudsagt af den nuværende teori.

"Denne opdagelse repræsenterer et stort skridt fremad i vores forståelse af, hvordan tilstrømningen af ​​materiale er reguleret omkring de mest intense starburst-galakser i det tidlige univers, " siger ESO's direktør for videnskab, Rob Ivison, en medforfatter på papiret. "Det viser, hvad der kan opnås, når forskere fra en række forskellige discipliner går sammen for at udnytte mulighederne i verdens mest kraftfulde teleskop."

Denne forskning blev præsenteret i et papir med titlen "Store turbulente reservoirer af kold molekylær gas omkring høje rødforskydning starburst galakser" af E. Falgarone et al., at optræde i Natur den 30. august 2017.