Ind i submillimeteren - de tidlige universernes dannelse

For at give mening om vores univers, astronomer skal arbejde hårdt, og de er nødt til at presse observerende teknologi til det yderste. Noget af det hårde arbejde kredser om det, der kaldes sub-millimeter galakser (SMG'er). SMG'er er galakser, der kun kan observeres i det elektromagnetiske spektrums submillimeterområde.

Sub-millimeterområdet er bølgebåndet mellem det fjern-infrarøde og mikrobølgebølgebånd. (Det kaldes også terahertz-stråling.) Vi har kun haft evnen til at observere i sub-millimeterområdet i et par årtier. Vi har også øget vinkelopløsningen af ​​teleskoper, som hjælper os med at skelne separate objekter.

SMG'er selv er svage i andre bølgelængder, fordi de er skjult af støv. Det optiske lys er blokeret af støvet, og absorberes og genudsendes i submillimeterområdet. I sub-millimeter, SMG'er er meget lysende; billioner af gange mere lysende end solen, faktisk.

Dette skyldes, at de er ekstremt aktive stjernedannende områder. SMG'er danner stjerner med en hastighed, der er hundredvis af gange større end Mælkevejen. De er også generelt ældre, fjernere galakser, så de er rødforskudte. At studere dem hjælper os med at forstå galakse- og stjernedannelse i det tidlige univers.

En ny undersøgelse, ledet af James Simpson fra University of Edinburgh og Durham University, har undersøgt 52 af disse galakser. I fortiden, det var svært at vide den nøjagtige placering af SMG'er. I dette studie, holdet stolede på kraften fra Atacama Large Millimeter/submillimeter array (ALMA) for at få en meget mere præcis måling af deres placering. Disse 52 galakser blev først identificeret af Submillimeter Common-User Bolometer Array (SCUBA-2) i UKIDSS Ultra Deep Survey.

Der er fire hovedresultater af undersøgelsen:

1. 48 af SMG'erne er ikke-objektivede, hvilket betyder, at der ikke er noget objekt med tilstrækkelig masse mellem os og dem til at forvrænge deres lys. Af disse, holdet var i stand til at begrænse rødforskydningen (z) for 35 af dem til et medianområde på z-2,65. Når det kommer til ekstra-galaktiske observationer som denne, jo højere rødforskydning, jo længere væk er objektet. (Til sammenligning, det højeste rødforskydningsobjekt, vi kender til, er en galakse kaldet GN-z11, ved z=11,1, hvilket svarer til omkring 400 millioner år efter Big Bang.
2. En anden type galakse, den ultra-lysende infrarøde galakse (ULIRG) blev anset for at være udviklede versioner af SMG'er. Men denne undersøgelse viste, at SMG'er er større og køligere end ULIRG'er, hvilket betyder, at enhver evolutionær forbindelse mellem de to er usandsynlig.
3. Holdet beregnede skøn over støvmassen i disse galakser. Deres estimater tyder på, at alt det optiske-til-nær-infrarøde lys fra samlokaliserede stjerner faktisk er skjult af støv. De konkluderer, at en almindelig metode inden for astronomi, der bruges til at karakterisere astronomiske lyskilder, kaldet spektral energifordeling (SED), er muligvis ikke pålidelige, når det kommer til SMG'er.
4. Det fjerde resultat er relateret til udviklingen af ​​galakser. Ifølge deres analyse, det virker usandsynligt, at SMG'er kan udvikle sig til spiral- eller linseformede galakser (en linseformet galakse er midtvejs mellem en spiral og en elliptisk galakse). det ser ud til, at SMG'er er stamfædre til elliptiske galakser.

Denne undersøgelse var en pilotundersøgelse, som teamet håber at udvide til mange andre SMG'er i fremtiden.