Galaktisk vindkvælende stjernedannelse er den fjerneste hidtil set

For første gang, en kraftig "vind" af molekyler er blevet opdaget i en galakse, der ligger 12 milliarder lysår væk. At undersøge en tid, hvor universet var mindre end 10 procent af sin nuværende alder, University of Texas i Austin Astronom Justin Spilkers forskning kaster lys over, hvordan de tidligste galakser regulerede fødslen af ​​stjerner for at undgå at sprænge sig selv fra hinanden. Forskningen vil blive vist i 7. september-udgaven af ​​tidsskriftet Videnskab .

"Galakser er komplicerede, rodede dyr, og vi tror, ​​at udstrømning og vind er kritiske dele af, hvordan de dannes og udvikler sig, regulere deres evne til at vokse, " sagde Spilker.

Nogle galakser som Mælkevejen og Andromeda har relativt langsomme og målte stjernefødsler, med omkring én ny stjerne, der tænder hvert år. Andre galakser, kendt som starburst galakser, smed hundreder eller endda tusindvis af stjerner hvert år. Dette rasende tempo, imidlertid, kan ikke opretholdes i det uendelige.

For at undgå at brænde ud i en kortvarig herlighedsflamme, nogle galakser drosler deres løbske stjernefødsel tilbage ved at udstøde - i det mindste midlertidigt - enorme gaslagre i deres ekspansive glorier, hvor gassen enten slipper helt ud eller langsomt regner tilbage på galaksen, udløser fremtidige udbrud af stjernedannelse.

Indtil nu, imidlertid, astronomer har ikke været i stand til direkte at observere disse kraftige udstrømninger i det meget tidlige univers, hvor sådanne mekanismer er afgørende for at forhindre galakser i at blive for store, for hurtigt.

Spilkers observationer med Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), vise - for første gang - en kraftig galaktisk vind af molekyler i en galakse set, da universet kun var 1 milliard år gammelt. Dette resultat giver indsigt i, hvordan visse galakser i det tidlige univers var i stand til at selvregulere deres vækst, så de kunne fortsætte med at danne stjerner på tværs af kosmisk tid.

Astronomer har observeret vinde med samme størrelse, hastighed og masse i nærliggende stjernesprængende galakser, men den nye ALMA-observation er den fjerneste utvetydige udstrømning, der nogensinde er set i det tidlige univers.

galaksen, kendt som SPT2319-55, er mere end 12 milliarder lysår væk. Det blev opdaget af National Science Foundations South Pole Telescope.

ALMA var i stand til at observere dette objekt på så enorm afstand ved hjælp af en gravitationslinse leveret af en anden galakse, der sidder næsten nøjagtigt langs sigtelinjen mellem Jorden og SPT2319-55. Gravitationslinser – bøjningen af ​​lys på grund af tyngdekraften – forstørrer baggrundsgalaksen for at få den til at se lysere ud, som gør det muligt for astronomerne at observere det mere detaljeret, end de ellers ville være i stand til. Astronomer bruger specialiserede computerprogrammer til at afkode virkningerne af gravitationslinser for at rekonstruere et nøjagtigt billede af det fjernere objekt.

Denne linsestøttede visning afslørede en kraftig vind af stjernedannende gas, der forlader galaksen med næsten 800 kilometer i sekundet. I stedet for en konstant, mild brise, vinden suser væk i diskrete klumper, fjerne den stjernedannende gas lige så hurtigt, som galaksen kan forvandle den gas til nye stjerner.

Udstrømningen blev detekteret af millimeterbølgelængdesignaturen af ​​et molekyle kaldet hydroxyl (OH), som fremstod som en absorptionslinje:i det væsentlige, skyggen af ​​et OH-fingeraftryk i galaksens skarpe infrarøde lys.

Molekylære vinde er en effektiv måde for galakser at selvregulere deres vækst, konstaterer forskerne. Disse vinde er sandsynligvis udløst af enten de kombinerede virkninger af alle supernovaeksplosioner, der går sammen med hurtige, massiv stjernedannelse, eller ved en kraftig frigivelse af energi, når noget af gassen i galaksen falder ned på det supermassive sorte hul i dets centrum.

"Indtil nu, vi har kun observeret én galakse på en så bemærkelsesværdig kosmisk afstand, men vi vil gerne vide, om vinde som disse også er til stede i andre galakser for at se, hvor almindelige de er, Spilker konkluderede. "Hvis de forekommer i stort set alle galakser, vi ved, at molekylære vinde både er allestedsnærværende og også en meget almindelig måde for galakser at selvregulere deres vækst."

Denne forskning præsenteres i et papir med titlen "Hurtig molekylær udstrømning fra en støvet stjernedannende galakse i det tidlige univers, " af J.S. Spilker et al. i tidsskriftet Videnskab .