Et århundrede med galaksediskrimination afsløret af en gigantisk europæisk astronomiundersøgelse

En enorm europæisk astronomiundersøgelse, hvis resultater offentliggøres i dag (21. december 2017), har afsløret, at det syn på universet, som traditionelle optiske teleskoper giver, er alvorligt forudindtaget.

Herschel ATLAS (H-ATLAS) var en undersøgelse udført af et internationalt hold ledet af forskere ved Cardiff University med European Herschel Space Observatory i det langt-infrarøde bølgebånd, som består af elektromagnetiske bølger med bølgelængder 200 gange større end optisk lys.

Selvom Herschel holdt op med at observere i 2013, Herschel-ATLAS-teamet har brugt de sidste fem år på at analysere deres resultater, og i dag udgav de deres sidste billeder og kataloger, som består af en halv million galakser, der udsender langt infrarød stråling. Mens det optiske lys fra galakser er stjernelys, den langt infrarøde stråling er fra interstellart støv, bittesmå faste materialekorn mellem stjernerne.

Galakser, samlinger af stjerner fra 40, 000 til tusind milliarder stjerner (vores indeholder omkring en milliard) er de grundlæggende byggesten i vores univers. Siden de blev opdaget for omkring et århundrede siden, det meste af det, vi ved om dem, er kommet fra optiske teleskoper. Imidlertid, når man ser på i langt infrarødt lys, galaksepopulationen ser meget anderledes ud.

I første omgang, holdet brugte deres resultater til at måle, hvor meget støv der er i galakser i dag.

Cardiff University Ph.D. studerende Rosie Beeston, der ledede dette arbejde, sagde:"Før, astronomer forsøgte at forstå, hvor meget støv der er milliarder af lysår væk, men havde ikke rigtig styr på, hvor meget støv der findes i vores egen astronomiske baghave, fordi der kun eksisterede et par hundrede målinger. Nu har vi lavet en optælling af støv i over 15, 000 galakser."

gådefuldt, holdet fandt også en mystisk galakseklasse med masser af gas og et større forhold mellem støv og stjernemasse end nogen anden type galakse. Døbt BADGERS (Blue and Dusty Gas Rich Galaxies), disse galakser er dybt mystiske, da de enorme mængder støv skulle skjule det meste af det optiske lys, og støvet er også meget koldt.

Dr. Loretta Dunne, en forskningsstipendiat ved universitetets skole for fysik og astronomi, var forbløffet over at opdage disse mærkelige nye galakser:"Jeg kan huske, at jeg tjekkede de optiske billeder af vores lyseste 300 galakser og blev overrasket over, at de for det meste var disse virkelig rodet udseende blå galakser uden tydelige tegn på støv. Det var slet ikke, hvad jeg var. forventer at se, og det sjove var, at jeg havde dette eureka-øjeblik i Sydney lufthavn på vej til et H-ATLAS-møde i Cardiff."

En anden opdagelse, som holdet har gjort, har omstødt astronomernes ideer om, hvordan galakser udvikler sig. Alle nuværende teorier om, hvordan galakser udvikler sig, er baseret på den grundlæggende antagelse, at der er to klasser af galakser:galakser, hvor stjerner aktivt dannes, og 'hvilende galakser', hvor stjernedannelsen i det væsentlige er stoppet. Denne antagelse er baseret på årtiers optiske undersøgelser, som har fundet ud af, at de fleste galakser enten er blå (stjernedannende) eller røde (hvilende). Eksistensen af ​​disse to klasser betyder, at alle teorier skal inkludere en katastrofal proces, der pludselig (i kosmiske termer) omdanner en stjernedannende galakse til en hvilende galakse.

De fleste af galakserne fundet i Herschel ATLAS, imidlertid, fald i den 'grønne dal' mellem den røde og den blå galakse. Ifølge professor Steve Eales, fra University's School of Physics and Astronomy:"Denne opdagelse har væltet alle de nuværende teorier for, hvordan galakser udvikler sig. Vores resultater viser, at der virkelig kun er en enkelt galakseklasse. Der er ikke længere behov for en voldsom proces, der flytter en galakse hurtigt fra den ene klasse til den anden. Herschel har vist, at galakseudvikling faktisk er en ganske skånsom proces."

Katalogerne og billederne udgivet af holdet i dag vil være et skattekammer for det verdensomspændende samfund af astronomer. Udover at revolutionere vores syn på galakser, katalogerne indeholder galakser lige fra dem i nærheden til dem, der kun ses en milliard år efter big bang, titusindvis af galakser forstørret af 'gravitationslinser', og endda små støvskyer i vores egen galakse. Da der ikke er nogen lignende mission på tegnebrættet for hverken Den Europæiske Rumorganisation eller NASA, resultaterne fra undersøgelsen vil være en grundlæggende ressource for astronomer i de kommende årtier.

Elisabetta Valiante, også af skolen, som ledede holdet, der producerede galaksekatalogerne:"H-ATLAS-undersøgelsen er en milepæl i historien om fjerninfrarød astronomi, og jeg forventer, at den vil være en reference for den næste generation af forskere, der studerer dannelsen af ​​stjerner og galakser."