Stjernernes planteskoler i fjerne galakser

Stjernehobe dannes ved kondensering af molekylære skyer, masser af kulde, tæt gas, der findes i hver galakse. De fysiske egenskaber af disse skyer i vores egen galakse og nærliggende galakser har været kendt i lang tid. Men er de identiske i fjerne galakser, der er mere end 8 milliarder lysår væk? For første gang, et internationalt hold ledet af universitetet i Genève (UNIGE) har været i stand til at detektere molekylære skyer i en Mælkevejs-stamfader, takket være den hidtil usete rumlige opløsning opnået i en så fjern galakse. Disse observationer, udgivet i Natur astronomi , vise, at de fjerne skyer har en højere masse, tæthed og indre turbulens end skyerne i nærliggende galakser, og at de producerer langt flere stjerner. Astronomerne tilskriver disse forskelle de omgivende interstellare forhold i fjerne galakser, som er for ekstreme til, at de molekylære skyer, der er typiske for nærliggende galakser, kan overleve.

Molekylære skyer består af tætte, kold molekylær brintgas, der hvirvler rundt med supersoniske hastigheder, generere tæthedsudsving, der kondenserer og danner stjerner. I nærliggende galakser, såsom Mælkevejen, en molekylær sky producerer mellem 10+3 og 10+6 stjerner. I fjerne galakser, imidlertid, ligger mere end 8 milliarder lysår væk, astronomer har observeret gigantiske stjernehobe, der indeholder op til 100 gange flere stjerner. Hvorfor er der sådan en forskel?

Enestående observation muliggjort ved hjælp af et kosmisk forstørrelsesglas

For at besvare dette spørgsmål, astronomerne var i stand til at gøre brug af et naturligt teleskop - gravitationslinsefænomenet - i kombination med ALMA (Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array), et interferometer, der består af 50 millimetriske radioantenner, der rekonstruerer hele billedet af en galakse øjeblikkeligt. "Gravitationslinser er et naturligt teleskop, der producerer en forstørrelsesglaseffekt, når et massivt objekt er justeret mellem iagttageren og det fjerne objekt, " forklarer Miroslava Dessauges, en forsker ved Institut for Astronomi på UNIGEs Naturvidenskabelige Fakultet og førsteforfatter til undersøgelsen. "Med denne effekt, nogle dele af fjerne galakser er strakt på himlen og kan studeres med en uovertruffen opløsning på 90 lysår!" ALMA, imens, kan bruges til at måle niveauet af kulilte, som fungerer som et spor af molekylær brintgas, der udgør de kolde skyer.

Denne opløsning gjorde det muligt at karakterisere de molekylære skyer individuelt i en fjern galakse, kaldet "kosmisk slange, " 8 milliarder lysår væk. "Det er første gang, vi har været i stand til at lokalisere molekylære skyer fra hinanden, " siger Daniel Schaerer, professor i UNIGEs Institut for Astronomi. Astronomerne var derfor i stand til at sammenligne massen, størrelse, tæthed og indre turbulens af molekylære skyer i nærliggende og fjerne galakser. "Man troede, at skyerne til enhver tid havde de samme egenskaber i alle galakser, fortsætter den Genève-baserede forsker, men vores observationer har vist det modsatte!"

Molekylære skyer, der er modstandsdygtige over for ekstreme miljøer

Disse nye observationer afslørede, at de molekylære skyer i fjerne galakser havde en masse, tæthed og turbulens 10 til 100 gange højere end i nærliggende galakser. "Sådanne værdier var kun blevet målt i skyer i nærliggende interagerende galakser, som har interstellare mediumforhold, der ligner dem i fjerne galakser, " tilføjer Miroslava Dessauges. Forskerne kunne forbinde forskellene i skyernes fysiske egenskaber med de galaktiske miljøer, som er mere ekstreme og fjendtlige i fjerne galakser end i tættere galakser. "En molekylær sky, der typisk findes i en nærliggende galakse, ville øjeblikkeligt kollapse og blive ødelagt i det interstellare medium af fjerne galakser, derfor garanterer dens øgede tæthed og turbulens dens overlevelse og ligevægt, " forklarer Miroslava Dessauges. "Den karakteristiske masse af de molekylære skyer i den kosmiske slange ser ud til at være i perfekt overensstemmelse med forudsigelserne i vores scenarie om fragmentering af turbulente galaktiske skiver. Som resultat, dette scenarie kan fremføres som mekanismen for dannelse af massive molekylære skyer i fjerne galakser, " tilføjer Lucio Mayer, en professor ved Center for Fysisk og Kosmologisk Teori ved Universitetet i Zürich.

Det internationale hold opdagede også, at effektiviteten af ​​stjernedannelse i Cosmic Snake-galaksen er særlig høj, sandsynligvis udløst af den meget supersoniske indre turbulens i skyerne. "I nærliggende galakser, en molekylær sky danner omkring 5 procent af sin masse i stjerner. I fjerne galakser, dette tal stiger til 30 procent, " bemærker Daniel Schaerer.

Astronomerne vil nu studere andre fjerne galakser for at bekræfte deres observationsresultater opnået for den kosmiske slange. Miroslava Dessauges siger afslutningsvis:"Vi vil også skubbe opløsningen endnu længere ved at drage fordel af ALMA-interferometerets unikke ydeevne. vi er nødt til at forstå mere detaljeret evnen af ​​molekylære skyer i fjerne galakser til at danne stjerner så effektivt."