Galaktisk bule-modellering kaster lys over galakseudviklingen

Ved at bruge data fra CALIFA Integral Field Spectroscopy (IFS) undersøgelse og avancerede modelleringsværktøjer, forskere fra Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) har opnået vigtige resultater om den centrale sfæriske komponent (bulen) i spiralgalakser som Mælkevejen, kaste nyt lys over forståelsen af ​​galaktisk evolution. Resultaterne er offentliggjort i det seneste nummer af Astronomi og astrofysik .

Det tog flere år og en masse regnekraft at analysere cirka en halv million spektre fra en prøve, der dækker alle morfologiske typer af ikke-interagerende spiralgalakser. Holdet foretog de første målinger af aldersvariationen af ​​stjerner i bulen, fra centrum til periferien, og bestemt, hvordan denne aldersforskel relaterer sig til andre galakseegenskaber, som eksistensen af ​​aktive galaktiske kerner (AGN) og den samlede masse af stjerner i galaksen.

Undersøgelsen afslørede, at stjernepopulationen i centrum af de mest massive spiralgalakser er ældre end stjernerne ved kanten af ​​bulen, mens de er i lavmassegalakser, det modsatte sker - de yngste stjerner befolker midten af ​​bulen, og de ældre er i periferien. Dette resultat er i overensstemmelse med en tidligere undersøgelse fra holdet, som allerede havde fundet stærke beviser for et samlet scenario for dannelsen af ​​spiralgalakser. I modsætning til tidligere hypoteser, lav- og højmassespiralgalakser fremstår på samme måde, selvom højmassegalakser passerer de samme dannelsesstadier tidligere og hurtigere end deres modparter med lavere masse.

Disse målinger kan bruges til at estimere virkningen af ​​en AGN på bule (og derfor galaktisk) udvikling. Det faktum, at massen af ​​en bule er tæt forbundet med massen af ​​det supermassive sorte hul, der driver AGN, peger på en intim fysisk forbindelse mellem væksten af ​​galakser og deres supermassive sorte huller. At forstå buledannelse og evolution er derfor uundværlig for forståelsen af, hvordan supermassive sorte huller blev født i reioniseringens æra, og hvordan de påvirkede galaksernes udvikling.

IA-forsker Iris Breda, den førende forfatter af avisen, udviklede det meste af dette arbejde under hendes nyligt afsluttede ph.d. ved IA og det naturvidenskabelige fakultet ved universitetet i Porto. Hun siger, "Der er mange vigtige lektioner, man kan tage fra vores undersøgelse, den mest relevante er, at buler, der er vært for massive spiralgalakser, ikke kan være dannet i en hurtig og voldsom stjernedannelsesepisode, som det almindeligvis antages. Tværtimod, disse resultater understøtter et scenario, hvor disse buler dannes gradvist inden for 2 til 4 milliarder år. Sammen med vores tidligere resultater, vores nylige undersøgelse støtter hypotesen om, at de mindst massive galakser, som nu aktivt danner stjerner i midten af ​​deres buler, i øjeblikket ligner en nedskaleret version af de mest massive spiralgalakser på deres tidlige evolutionære stadier."

FCT-efterforsker Polychronis Papaderos, leder af IA-studierne om samlingshistorien for galakser opløst i rum og tid, siger, "En AGN evakuerer bulen fra kold gas, og derfor lukker for stjernedannelse, først i dens centrale del, og som tiden skrider frem, i dens periferi. Dette fænomen resulterer i et fald i middelalderen for stjernepopulationer, når vi bevæger os fra centrum til periferien af ​​bulen. Ved at udnytte dette faktum, vi opfandt en metode til at estimere gennemsnitshastigheden for slukning af stjernedannelsen indefra og ud drevet af AGN. Den relativt lave hastighed, vi udleder (1-2 km/s), indebærer, at stigningen i AGN-aktivitet ikke fører til en katastrofal episode med pludselig fjernelse af gas og en brat afslutning af stjernedannelsen i hele bulen."

Deltagelsen af ​​IA's team i radioundersøgelser såsom Evolutionary Map of the Universe (EMU) giver ideelle betingelser for en hidtil uset detaljeret undersøgelse af interaktionen mellem AGN'er og den omgivende gas i galaktiske kerner gennem dyb radiointerferometri. Dette giver dem mulighed for at lede efter små radiojetfly i buler, som de mener forble uopdaget i tidligere radiointerferometriobservationer med lav opløsning.

Studiet af AGN-aktivitet siden reioniseringens æra og dets indvirkning på galaktisk evolution udgør en af ​​hovedakserne for forskningen ved IA.

IA-koordinator José Afonso fra det naturvidenskabelige fakultet ved universitetet i Lissabon siger:"De finere detaljer om galaksedannelse og evolution bliver endelig udforsket, justering af hidtil usete observationer med revolutionerende beregningsværktøjer og modellering. Disse teknikker vil snart gå til næste niveau, da vi vil installere en ny, kraftig spektrograf, MÅNER, ved ESO's Very Large Telescope. Vi vil så have adgang til detaljerede observationer af millioner af galakser under galakseudviklingens storhedstid i universet, da universet var mindre end halvdelen af ​​dets nuværende alder. IA-forskere vil være der, at udforske disse nye observationer og hjælpe med bedre at forstå galaksernes samlingshistorie."