Sporing af aromatiske molekyler i det tidlige univers

Et molekyle fundet i bilmotorers udstødningsgas, som menes at have bidraget til livets oprindelse på Jorden, har fået astronomer til kraftigt at undervurdere mængden af ​​stjerner, der blev dannet i det tidlige univers, et University of California, Riverside-ledet undersøgelse har fundet.

Det molekyle kaldes polycyklisk aromatisk kulbrinte (PAH). På Jorden findes det også i kul og tjære. I rummet, det er en bestanddel af støv, som sammen med gas, udfylder rummet mellem stjerner i galakser.

Studiet, som netop er offentliggjort i Astrofysisk tidsskrift , repræsenterer første gang, at astronomer har været i stand til at måle variationer af PAH-emissioner i fjerne galakser med forskellige egenskaber. Det har vigtige konsekvenser for studierne af fjerne galakser, fordi absorption og emission af energi fra støvpartikler kan ændre astronomers syn på fjerne galakser.

"På trods af de allestedsnærværende PAH'er i rummet, at observere dem i fjerne galakser har været en udfordrende opgave, " sagde Irene Shivaei, en kandidatstuderende ved UC Riverside, og leder af undersøgelsen. "En væsentlig del af vores viden om egenskaberne og mængderne af PAH'er i andre galakser er begrænset til det nærliggende univers."

Forskningen blev udført som en del af University of California-baserede MOSDEF-undersøgelse, en undersøgelse, der bruger Keck-teleskopet på Hawaii til at observere indholdet af omkring 1, 500 galakser, da universet var 1,5 til 4,5 milliarder år gammelt. Forskerne observerede de udsendte spektre af synligt lys fra et stort og repræsentativt udsnit af galakser under top-æraen af ​​stjernedannelsesaktivitet i universet.

Ud over, forskerne inkorporerede infrarøde billeddata fra NASA Spitzer Space Telescope og det europæiske rumagentur-drevne Herschel Space Observatory for at spore den polycykliske aromatiske kulbrinte-emission i melleminfrarøde bånd og den termiske støvemission i langt infrarøde bølgelængder.

Forskerne konkluderede, at emissionen af ​​polycykliske aromatiske kulbrintemolekyler undertrykkes i galakser med lav masse, som også har en lavere fraktion af metaller, som er atomer tungere end brint og helium. Disse resultater indikerer, at de polycykliske aromatiske carbonhydridmolekyler sandsynligvis vil blive ødelagt i det fjendtlige miljø af lavmasse- og metalfattige galakser med intens stråling.

Forskerne fandt også ud af, at den polycykliske aromatiske kulbrinte-emission er relativt svagere i unge galakser sammenlignet med ældre galakser, hvilket kan skyldes, at polycykliske aromatiske kulbrintemolekyler ikke produceres i store mængder i unge galakser.

De fandt ud af, at stjernedannelsesaktiviteten og den infrarøde lysstyrke i universet for 10 milliarder år siden er cirka 30 procent højere end tidligere målt.

At studere egenskaberne af de polycykliske aromatiske kulbrinte-midt-infrarøde emissionsbånd i det fjerne univers er af fundamental betydning for at forbedre vores forståelse af udviklingen af ​​støv og kemisk berigelse i galakser gennem kosmisk tid. Den planlagte opsendelse af James Webb-rumteleskopet i 2018 vil skubbe grænserne for vores viden om støv og polycyklisk aromatisk kulbrinte i det tidlige univers.

Det Astrofysisk tidsskrift papir kaldes "The MOSDEF Survey:Metallicity Dependence of PAH Emission at High Redshift and Impplications for 24 μm Inferred IR Luminosities and Star Formation Rates at z ~ 2."