Astronomer finder uventede, støv-tilsløret stjernedannelse i en fjern galakse

Skubber grænserne for det største millimeter-teleskop med én blænde i verden, og koble det med gravitationslinser, University of Massachusetts Amherst astronom Alexandra Pope og kolleger rapporterer, at de har opdaget en overraskende hastighed af stjernedannelse, fire gange højere end tidligere opdaget, i en støvtilsløret galakse bag en Frontier Fields-klynge.

Som paven forklarer, "Dette meget fjernt, relativt typisk galakse er kendt af os, og vi vidste, at det var ved at danne stjerner, men vi havde ingen idé om, hvad dens reelle stjernedannelseshastighed var, fordi der er så meget støv omkring den. Tidligere observationer kunne ikke nå forbi det. At finde ud af, at 75 procent af dens stjernedannelse var skjult af støv, er bemærkelsesværdigt og spændende. Disse observationer viser tydeligt, at vi har mere at lære."

Hun tilføjer, "Historikere vil gerne vide, hvordan civilisationer blev bygget op, og vi astronomer vil vide, hvor og hvordan grundstofferne i universet blev dannet, og hvor alt er lavet af, kom fra." Undersøgelsen er godkendt til offentliggørelse i The Astrophysical Journal .

Det nye værktøj, der har gjort sådanne afsløringer mulige, er 50 meter Large Millimeter Telescope (LMT), der har observeret som et 32 ​​meter teleskop placeret på en uddød vulkan i det centrale Mexico i "early science mode" siden 2013. Drevet i fællesskab af UMass Amherst og Mexicos Instituto Nacional de Astrofísica, Optica y Electrónica (INAOE), det giver forbløffende ny kraft til at kigge ind i støvede galakser, siger astrofysikeren.

Pave, en ekspert i at analysere, hvordan støv maskerer stjernedannelse, siger at spore støvdækkede galakser i tidlige epoker giver gode vejvisere til at forstå, hvordan universet blev beriget med metaller over tid. "Vi ved på det grundlæggende niveau, at metaller dannes i stjerner, men hastigheden af ​​opbygning over kosmisk tid kender vi ikke, " påpeger hun. "Vi ved, hvad vi ser i dag, men vi ved ikke, hvordan det opstod, og vi vil udfylde det billede. "

Samlet set, hun og kolleger skriver, "Denne bemærkelsesværdige galakse med lavere masse, der viser tegn på både lav metallicitet og højt støvindhold, kan udfordre vores billede af støvproduktion i det tidlige univers."

Inden AzTEC -kameraet på LMT tog observationer af denne galakse, astronomer stolede på Hubble Space Telescope-billeder for at studere stjernedannelse, Siger paven. Men de fleste stjernedannelser er skjult af støv, så Hubble-billederne kunne ikke lave en fuldstændig optælling af opbygningen af ​​stjerner i denne galakse. "Tidligere millimeterobservationer har været begrænset til de mest ekstreme støvede galakser. Med denne undersøgelse, vi har opdaget en overraskende høj hastighed af støv-tilsløret stjernedannelse i en typisk galakse i det tidlige univers."

Med gravitationslinser, forskere bruger en forgrundsmasse - en anden galakse eller en galaksehob - som linse. Som lys fra meget fjern, baggrundsgalakser passerer igennem, det forstørres. "Denne teknik tilbyder en måde at se ting, der er meget svagere, end dit teleskop kan se, " bemærker hun. Som sporet i Hubble-billeder, den linsede galakse, de studerede i Frontier Fields-hoben, viste, at den kun danner omkring fire solmasser af nye stjerner om året, hvilket er en "temmelig typisk" observation og ikke overraskende for astronomer i dag, siger paven. "Men så afslørede LMT-observationerne yderligere 15 solmasser om året, hvilket betyder, at vi havde manglet omkring tre fjerdedele af den stjerneformation, der var i gang."

Hun tilføjer, "Vi er endnu ikke på niveau med at opdage hele stjernedannelsen, der foregår, men vi bliver bedre. Et af de store mål for os er at skubbe observationer ved længere bølgelængder og at spore disse meget støvede galakser i tidlige epoker. Vi skubber observationer i denne retning, og det faktum, at Hubble kun fandt en fjerdedel af stjernedannelsen i denne fjerne normale galakse, er en enorm motivation for at lave mange flere undersøgelser som denne."

Allerede næste år, Pope og hendes kollega Grant Wilson vil installere et nyt avanceret billedbehandlingssystem på LMT, han er ved at bygge, døbt TolTEC. Det vil tilbyde kortlægningshastighed 100 gange hurtigere end LMT's nuværende kapacitet, hvilket gør det til det hurtigste millimeter-bølgelængde polarimetriske kamera på Jorden til at udføre dybe undersøgelser af universet, siger Wilson. Det skulle give astronomer mulighed for at lave en optælling af stjernedannende galakser, og observationer, der tager fem år at gennemføre i dag, vil blive udført om lidt over en uge.

Paven siger, "I øjeblikket, vores optælling af støvtilslørede stjernedannelsesaktivitet i galakser er alvorligt ufuldstændig, især i det fjerne univers. Med TolTEC på LMT, vi vil være i stand til at lave en komplet optælling af støv-tilsløret stjernedannelsesaktivitet i galakser over 13 milliarder års kosmisk tid.