Roterende galakser i massevis:Nye resultater fra ALPINE afslører, hvad der ser ud til at være spiralgalakser i spædbarnsuniverset

Nye resultater fra et ambitiøst himmelundersøgelsesprogram, kaldet ALPINE, afsløre, at roterende skiveformede galakser kan have eksisteret i stort antal tidligere i universet end tidligere antaget.

ALPINE programmet, formelt navngivet "ALMA stort program til at undersøge C+ på et tidligt tidspunkt, " bruger data opnået fra 70 timers himmelobservationer med ALMA-observatoriet (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) i Chile, i kombination med data fra tidligere observationer fra en lang række andre teleskoper, herunder W. M. Keck Observatory på Hawaii og NASAs Hubble- og Spitzer-rumteleskoper. Specifikt, undersøgelsen så på en plet af himlen indeholdende snesevis af fjerntliggende galakser.

"Dette er den første multi-bølgelængde undersøgelse fra ultraviolet til radiobølger af fjerne galakser, der eksisterede mellem 1 milliard og 1,5 milliarder år efter Big Bang, siger Andreas Faisst, en stabsforsker ved IPAC, et astronomicenter ved Caltech, og en hovedefterforsker af ALPINE-programmet, som omfatter videnskabsmænd over hele kloden.

En af ALPINEs nøglefunktioner er at bruge ALMA til at observere signaturen af ​​en ion kendt som C+, som er en positivt ladet form for kulstof. Når ultraviolet lys fra nyfødte stjerner rammer støvskyer, det skaber C+ atomerne. Ved at måle signaturen af ​​dette atom, eller "emissionslinje, "i galakser, astronomer kan se, hvordan galakserne roterer; som gassen, der indeholder C+ i galakserne, snurrer mod os, dens lyssignatur skifter til blåere bølgelængder, og mens den snurrer væk, lyset skifter til rødere bølgelængder. Dette svarer til en politibils sirene, der stiger i tonehøjde, når den kører mod dig og aftager, når den bevæger sig væk.

ALPINE-teamet foretog C+-målingerne på 118 fjerntliggende galakser for at skabe et katalog over ikke kun deres rotationshastigheder, men også andre funktioner såsom gasdensitet og antallet af stjerner, der dannes.

Undersøgelsen afslørede roterende manglede galakser, der var i færd med at fusionere, ud over tilsyneladende perfekt glatte spiralformede galakser. Omkring 15 procent af de observerede galakser havde en jævn, ordnet rotation, der forventes for spiralgalakser. Imidlertid, forfatterne bemærker, galakserne er måske ikke spiraler, men roterende skiver med klumper af materiale. Fremtidige observationer med den næste generation af rumbaserede teleskoper vil udpege den detaljerede struktur af disse galakser.

"Vi finder pænt ordnede roterende galakser på dette meget tidlige og ret turbulente stadium af vores univers, " siger Faisst. "Det betyder, at de må være dannet ved en jævn proces med at samle gas og ikke har kollideret med andre galakser endnu, som mange af de andre galakser har."

Ved at kombinere ALMA-dataene med målinger fra andre teleskoper, inklusive den nu pensionerede Spitzer, som specifikt hjalp med at måle galaksernes masser, forskerne er bedre i stand til at studere, hvordan disse unge galakser udvikler sig over tid.

"How do galaxies grow so much so fast? What are the internal processes that let them grow so quickly? These are questions that ALPINE is helping us answer, " says Faisst. "And with the upcoming launch of NASA's James Webb Space Telescope, we will be able to follow-up on these galaxies to learn even more."

Studiet, led by Faisst, med titlen, "The ALPINE-ALMA [CII] Survey:Multi-Wavelength Ancillary Data and Basic Physical Measurements, " was funded by NASA and the European Southern Observatory.

A brief overview of the survey, produced by a team led by Olivier LeFèvre of the Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM), is at ui.adsabs.harvard.edu/abs/2019 … v191009517L/abstract; the ALMA data is detailed in another paper by a team led by Matthieu Béthermin of LAM, available at ui.adsabs.harvard.edu/abs/2020 … v200200962B/abstract .