Duo af titaniske galakser fanget i ekstrem stjerneudbrud

Nye observationer med Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) har afsløret det aldrig før set tætte møde mellem to forbløffende lyse og spektakulært massive galakser i det tidlige univers. Disse såkaldte hyper-luminous starburst-galakser er yderst sjældne i denne epoke af kosmisk historie - nær det tidspunkt, hvor galakserne først blev dannet - og kan repræsentere et af de mest ekstreme eksempler på voldelig stjernedannelse, der nogensinde er observeret.

Astronomer fangede disse to interagerende galakser, samlet kendt som ADFS-27, da de begyndte den gradvise proces med at smelte sammen til en enkelt, massiv elliptisk galakse. Et tidligere sideswiping-møde mellem de to var med til at udløse deres forbløffende udbrud af stjernedannelse. Astronomer spekulerer i, at denne fusion i sidste ende kan danne kernen i en hel galaksehob. Galaksehobe er blandt de mest massive strukturer i universet.

"Det er bemærkelsesværdigt i sig selv at finde en hyperlysende stjerneskudsgalakse. At finde to af disse sjældne galakser i så tæt nærhed er virkelig forbløffende, " sagde Dominik Riechers, en astronom ved Cornell University i Ithaca, New York, og hovedforfatter på et papir, der vises i Astrofysisk tidsskrift . "I betragtning af deres ekstreme afstand fra Jorden og den hektiske stjernedannende aktivitet indeni hver, Det er muligt, at vi kan være vidne til den mest intense galaksefusion, der er kendt til dato."

Galakseparret ADFS-27 er placeret cirka 12,7 milliarder lysår fra Jorden i retning af Dorado-stjernebilledet. På denne afstand, astronomer ser dette system, som det så ud, da universet kun var omkring en milliard år gammelt.

Astronomer opdagede først dette system med Den Europæiske Rumorganisations Herschel Space Observatory. Det dukkede op som en enkelt rød prik i teleskopets undersøgelse af den sydlige himmel. Disse indledende observationer antydede, at den tilsyneladende svage genstand faktisk var både ekstremt lys og ekstremt fjern. Opfølgende observationer med Atacama Pathfinder EXperiment (APEX)-teleskopet bekræftede disse indledende fortolkninger og banede vejen for de mere detaljerede ALMA-observationer.

Med sin højere opløsning og større følsomhed, ALMA målte nøjagtigt afstanden til dette objekt og afslørede, at det faktisk var to adskilte galakser. Parringen af ​​ellers fænomenalt sjældne galakser tyder på, at de befinder sig i et særligt tæt område af universet på den periode i dets historie, sagde astronomerne.

De nye ALMA-observationer indikerer også, at ADFS-27-systemet har cirka 50 gange mængden af ​​stjernedannende gas som Mælkevejen. "Meget af denne gas vil blive omdannet til nye stjerner meget hurtigt, " sagde Riechers. "Vores nuværende observationer indikerer, at disse to galakser faktisk producerer stjerner i et hæsblæsende tempo, omkring tusind gange hurtigere end vores hjemmegalakse."

Galakserne - som ville fremstå som flade, roterende skiver - er fyldt med ekstremt klare og massive blå stjerner. Det meste af dette intense stjernelys, imidlertid, kommer aldrig ud af galakserne selv; der er simpelthen for meget slørende interstellart støv i hver.

Dette støv absorberer det strålende stjernelys, varmes op, indtil det lyser klart i infrarødt lys. Når dette lys rejser de enorme kosmiske afstande til Jorden, den igangværende udvidelse af universet flytter det engang infrarøde lys til længere millimeter og submillimeter bølgelængder, alt takket være Doppler-effekten.

ALMA er specielt designet til at detektere og studere lys af denne art, hvilket gjorde det muligt for astronomerne at opløse lyskilden i to forskellige objekter. Observationerne viser også galaksernes grundlæggende strukturer, afslørende hale-lignende træk, der blev spundet af under deres første møde.

De nye observationer indikerer også, at de to galakser er omkring 30, 000 lysår fra hinanden, bevæger sig med nogenlunde flere hundrede kilometer i sekundet i forhold til hinanden. Mens de fortsætter med at interagere gravitationsmæssigt, hver galakse vil til sidst bremse og falde mod den anden, fører sandsynligvis til flere tætte møder, før de smelter sammen til en massiv, elliptisk galakse. Astronomerne forventer, at denne proces vil tage et par hundrede millioner år.

"På grund af deres store afstand og støvethed, disse galakser forbliver fuldstændig uopdagede ved synlige bølgelængder, " bemærkede Riechers. "Til sidst, vi håber at kombinere de udsøgte ALMA-data med fremtidige infrarøde observationer med NASAs James Webb-rumteleskop. Disse to teleskoper vil danne en astronoms 'drømmehold' for bedre at forstå arten af ​​dette og andre usædvanligt sjældne, ekstreme systemer."