Studerer dværggalakser for at få det store overblik

EPFL -forskere har afsluttet den kræsne opgave at analysere 27 dværggalakser i detaljer, identificere de betingelser, de blev dannet under, og hvordan de siden har udviklet sig. Disse små galakser er perfekte til at studere mekanismerne for ny stjernedannelse og de allerførste trin i universets oprettelse.

Dværggalakser udsender ikke meget lys og er derfor svære at observere, men de har meget at lære os om, hvordan universet blev skabt. Et team af forskere fra EPFL's Laboratory of Astrophysics (LASTRO) undersøgte omhyggeligt 27 sådanne galakser og fandt en overraskende grad af variation i de mekanismer, hvormed deres stjerner blev dannet. Resultaterne af deres omhyggelige arbejde blev offentliggjort i Astronomi og astrofysik .

"Dværggalakser er de mindste og sandsynligvis de ældste galakser i universet. Under standard kosmologi teori, større galakser dannes ved fusionen af ​​disse mindre, "siger Yves Revaz, en ekspert i galaksedynamik hos LASTRO.

Selvom de kan kaldes "dværge, "de er faktisk enorme og kan veje alt mellem hundredtusinder og flere millioner gange så meget som solen. De er også galakser med det mest mørke stof. LASTRO -teamet måtte derfor udvikle meget sofistikerede computermodeller for at studere disse galakser. ' ejendomme, størrelse og midlertidighed - som alle går langt ud over vores grundlæggende forståelse.

Deres modeller tager højde for hver af galaksernes komponenter - gasser, stjerner og mørkt stof - samt forholdet mellem mørkt stof og synligt stof (kaldet "baryonisk stof" i astrofysik). Modellerne spiller også en rolle i de forhold, under hvilke stof blev dannet, da universet første gang blev skabt for omkring 14 milliarder år siden - betingelser, der nu er kendt takket være de seneste rummissioner, der blev udført for at opdage signaturerne fra Big Bang.

Trin for trin

For at analysere dværggalakser, forskerne tog først hver model og gik trin for trin gennem galaksernes nøgleegenskaber, f.eks. hvor meget gas (hovedsageligt brint) de indeholder, opvarmning og afkøling af deres interstellare medier, deres komprimerings- og ekspansionsprocesser, de successive generationer af deres stjerner, disse stjerners supernovaer, og den resulterende frigivelse af en række kemikalier. Forskerne sammenlignede derefter resultaterne af deres modeller med data, der var opnået ved at observere dværggalakser - mere specifikt, dem der kredser om vores galakse, Mælkevejen, og dens nabogalakse, Andromeda (M31)-ved hjælp af otte meter optiske teleskoper, de største der findes i øjeblikket. Disse dværggalakser udgør en del af det, der kaldes den lokale gruppe, og er tæt nok til, at astrofysikere kan få nøjagtig information om de enkelte stjerners alder og kemiske komponenter.

Det er vigtigt at sikre, at modellernes resultater matcher empiriske data, hvis forskerne vil bruge dem til at teste deres teorier om mørkt stof, den slags objekter, der er ansvarlige for reioniseringen af ​​universet, og betingelserne og tidsperioderne for dannelse af ny stjerne.

Det er første gang, at dværggalakser er blevet undersøgt så detaljeret og under kosmologiske forhold - det vil sige ikke ved at betragte dem som isolerede systemer, men derimod ved at tage hensyn til alle interaktioner mellem de allerførste galaktiske systemer.

Fremragende marsvin

"Fordelen ved dværggalakser er, at de reagerer meget godt på selv mindre ændringer i forhold, gør dem til fremragende marsvin til at studere galakser generelt, "siger Pascale Jablonka, en LASTRO-forsker specialiseret i spektroskopi og galakseres kemiske udvikling og medforfatter af undersøgelsen. For eksempel, ved at analysere det lys, som stjerner udsender, hun var i stand til at bestemme deres kemiske sammensætning, og hvor lang tid det tog dem at danne.

"Vores modeller gjorde det muligt for os at oprette en database over mange forskellige former for stjerneaktivitet og gav os værdifuld indsigt i de faktorer, der kan få stjernedannelse til at fremskynde, bremse eller endda stoppe helt, "siger Revaz.

Baseret på de data, de indsamlede-som omfatter et imponerende antal forskellige stjernedannelsesmekanismer i betragtning af, hvor "små" dværggalakser er-fandt LASTRO-teamet, at den specifikke mekanisme, der bruges, afhænger af densiteten af ​​galakseens mørke og baryoniske stof. Denne tæthed bestemmer, om en galakse bliver ved med at lave stjerner eller pludselig stopper. Hvis en dværggalakses stof er for spredt, så bliver dets brint for varmt og fordamper, hvilket betyder, at den ikke længere kan danne stjerner. Hvis en dværggalakse på den anden side har en tæt glorie af mørkt stof, der beskytter den, så vil stjernedannelsen fortsætte hurtigt.