Astronomer afslører nye detaljer om monsterstjernedannende galakser

Et internationalt team af astronomer fra Japan, Mexico og University of Massachusetts Amherst studerer i dag en "monstergalakse" 12,4 milliarder lysår væk i dag, at deres instrumenter har opnået en 10 gange højere vinkelopløsning end nogensinde før, afslørende galakse strukturelle detaljer, der tidligere var helt ukendte. De var også i stand til at analysere dynamiske egenskaber, der ikke kunne undersøges før. Detaljer vises i Natur .

Man kalder såkaldte "monstergalakser" eller ekstreme stjernegruppegalakser forfædre til massive galakser som Mælkevejen i nutidens univers, så disse fund om galaksen kendt som COSMOS-AzTEC-1 baner vejen for at forstå deres dannelse og udvikling, siger forskerne.

Medforfatter Min Yun, professor i astronomi ved UMass Amherst og et medlem af teamet, der opdagede denne galakse ved hjælp af et UMass-bygget instrument ved navn AzTEC i Chile i 2007, tilføjer, "En reel overraskelse er, at denne galakse set for næsten 13 milliarder år siden har en massiv, bestilte gasdisk, der er i regelmæssig rotation i stedet for, hvad vi havde forventet, hvilket ville have været en slags uordnet togvrag, som de fleste teoretiske undersøgelser havde forudsagt. "

Det sagt, tilføjer han, de observerede, at denne gasdisk er dynamisk ustabil nu, hvilket betyder, at hele gasdisken, der udgør denne galakse, fragmenteres og undergår en gigantisk episode af stjerneskud, hvilket hjælper med at forklare dens enorme stjernedannelseshastighed, mere end 1, 000 gange den i Mælkevejen.

Disse seneste observationsfund af COSMOS-AzTEC-1 blev muliggjort af Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), et teleskop og en facilitet, der drives af et internationalt partnerskab i Chile. Ken-ichi Tadaki er hovedforfatter af denne uges papir og en postdoktorforsker ved Japan Society for Promotion of Science og nationens National Astronomical Observatory. Han siger, "En af de bedste dele af ALMA-observationer er at se sådanne fjerne galakser med en hidtil uset opløsning."

Astronomer har længe undret sig over, hvorfor monstergalakser kan danne stjerner i et så overraskende tempo. For at begynde at forstå, de havde brug for at karakterisere miljøet omkring stjernekammerer. Tegning af detaljerede kort over molekylære skyer er et vigtigt skridt, de siger.

Tadaki og teamet fandt ud af, at COSMOS-AzTEC-1 er rig på ingredienserne i stjerner, men det var stadig svært at finde ud af arten af ​​den kosmiske gas i galaksen. De brugte ALMAs høje opløsning og høje følsomhed til at observere galaksen og få et detaljeret kort over fordelingen og gasens bevægelse til at lave det højeste opløsningsmolekylære gaskort over en fjern monstergalakse, der nogensinde er lavet.

"Vi fandt ud af, at der er to forskellige store skyer flere tusinde lysår væk fra centrum, "forklarer Tadaki." I de fjerneste stjernegruds galakser, stjerner dannes aktivt i midten. Så det er overraskende at finde off-center skyer. "

Yun tilføjer, "Hvordan disse galakser har været i stand til at samle en så stor mængde gas i første omgang og derefter i det væsentlige gøre hele gasreserven til stjerner på et øjeblik, kosmologisk set, var et helt ukendt spørgsmål, som vi kun kunne spekulere i. Vi har de første svar nu. "

Han siger, "Indtil dette resultat kom fra ALMA, ingen vidste, hvordan naturen skabte massiv, unge galakser dannet kun 1 milliard år efter Big Bang. At finde dem første gang ved hjælp af AzTEC -instrument for 10 år siden var en reel opdagelse, men det trodsede forklaringen. "

Med de nye observationer, teammedlemmer mener nu, at monstergalaksen drives af "en ekstremt gastung disk, der på en eller anden måde holdes stabil, indtil der er samlet nok gas. Vi ved stadig ikke, hvordan så meget gas indsamles så hurtigt, og hvad der holdt denne enorme gas reservere sig fra at antænde og blive til stjerner, som gas er kendt for at gøre i lokaluniverset, "Tilføjer Yun.

Astronomerne fandt ud af, at gasskyerne i COSMOS-AzTEC-1 er meget ustabile, hvilket er usædvanligt. I en normal situation, de påpeger, den indre tyngdekraft og det ydre tryk er afbalanceret. Når tyngdekraften overvinder trykket, gasskyen falder sammen og danner stjerner i et hurtigt tempo. Derefter, stjerner og supernovaeksplosioner ved slutningen af ​​stjernernes livscyklus sprænger gasser ud, som øger det ydre tryk. Som resultat, tyngdekraften og trykket når en afbalanceret tilstand, og stjernedannelsen fortsætter i et moderat tempo. På denne måde er stjernedannelse i galakser selvregulerende.

Men i COSMOS-AzTEC-1, trykket er langt svagere end tyngdekraften og svært at balancere. Derfor viser denne galakse løbende stjernedannelse og er blevet til en ustoppelig monstergalakse. Tadaki, Yun og kolleger anslår, at gassen i COSMOS-AzTEC-1 vil blive fuldstændigt forbrugt om 100 millioner år, hvilket er 10 gange hurtigere end i andre stjernedannende galakser.

Hvorfor gassen i COSMOS-AzTEC-1 er så ustabil er ikke klart endnu, men et fænomen kaldet "galaksefusion" er en mulig årsag. Galaxy -kollision kan have transporteret gassen effektivt ind i et lille område og antændt intens stjernedannelse. Tadaki siger, "I dette øjeblik, vi har ingen tegn på fusion i denne galakse. Men ved at observere andre lignende galakser med ALMA, vi ønsker at afsløre forholdet mellem fusioner mellem galakser og monstergalakser. "