Gammelt lys oplyser stof, der giver næring til galaksedannelsen

Ved hjælp af lys fra Big Bang, et internationalt hold ledet af Cornell University og det amerikanske energiministeriums Lawrence Berkeley National Laboratory er begyndt at afsløre det materiale, der driver galaksedannelsen.

"Der er usikkerhed om dannelsen af ​​stjerner i galakser, som teoretiske modeller ikke er i stand til at forudsige, " sagde hovedforfatter Stefania Amodeo, en Cornell postdoc-forsker i astronomi ved College of Arts and Sciences, som nu forsker ved Observatoriet i Strasbourg, Frankrig. "Med dette arbejde, vi leverer tests for galaksedannelsesmodeller for at forstå galakse- og stjernedannelse."

Forskningen, "Atacama Cosmology Telescope:Modellering af gastermodynamikken i BOSS CMASS-galakser ud fra kinematiske og termiske Sunyaev-Zel'dovich-målinger, " vises i 15. marts-udgaven af Fysisk gennemgang D .

Proto-galakser er altid fulde af gas, og når de afkøles, galakserne begynder at dannes, sagde seniorforfatter Nick Battaglia, assisterende professor i astronomi ved Cornell. "Hvis vi bare skulle lave en bagsideberegning, gas skal blive til stjerner, sagde han. Men det gør det ikke.

Galakser er ineffektive, når de fremstiller stjerner, sagde Battaglia. "Omkring 10 % af gassen - højst - i en given galakse bliver til stjerner, " forklarede han, "og vi vil gerne vide hvorfor."

Forskerne kan nu tjekke deres mangeårige teoretiske arbejde og simuleringer, ved at se på mikrobølgeobservationer med data og anvende en matematisk ligning fra 1970'erne. De har set på data fra Atacama Cosmology Telescope (ACT) - som observerer Big Bangs statisk-fyldte kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling (CMB) - og søger efter Sunyaev-Zel'dovich-effekterne. Denne kombination af data gør det muligt for forskerne at kortlægge materialet omkring, der indikerer dannelsen af ​​galakser i forskellige stadier.

"Hvordan dannes og udvikler galakser sig i vores univers?" sagde Battaglia. "I betragtning af astronomiens natur, vi kan ikke sidde og se en galakse udvikle sig. Vi bruger forskellige teleskopiske snapshots af galakser – og hver har sin egen udvikling – og vi forsøger at sy den information sammen. Derfra, vi kan ekstrapolere dannelsen af ​​Mælkevejen."

Effektivt, forskerne bruger den kosmiske mikrobølgebaggrund – rester af Big Bang – som en baggrundsbelyst skærm, der er 14 milliarder år gammel til at finde dette materiale omkring galakser.

"Det er som et vandmærke på en pengeseddel, " sagde medforfatter Emmanuel Schaan, Chamberlain postdoc ved Lawrence Berkeley National Laboratory. "Hvis du sætter den foran et baggrundslys, så vises vandmærket som en skygge. For os, baggrundslyset er den kosmiske mikrobølgebaggrund. Det tjener til at oplyse gassen bagfra, så vi kan se skyggen, når CMB-lyset rejser gennem den gas."

Sammen med Simone Ferraro, divisionsstipendiat hos Lawrence Berkeley, Schaan ledede måledelen af ​​projektet.

"Vi laver disse målinger af dette galaktiske materiale i afstande fra galaksecentre, som aldrig før er gjort, " sagde Battaglia. "Disse nye observationer presser feltet."