Forskere skildrer dannelsen af ​​galakser

Et internationalt hold af astronomer, med forskere ved Leiden Observatory, der spiller en ledende rolle, har kortlagt brændstoffet til galaksedannelse i det ikoniske Hubble Ultra Deep Field. Resultaterne af forskningen er blevet accepteret til offentliggørelse i The Astrophysical Journal .

Forskningen viser, hvordan galakser er dannet, og hvordan de vokser. Det viser også, hvorfor perioden mellem 10 og 13 milliarder år siden repræsenterede guldalderen for dannelsen af ​​galakser.

Astronomerne arbejdede sammen som en del af ASPECS-programmet. ASPECS er et af de første store internationale projekter udført med ALMA-teleskopet. Fire forskere fra Leiden spillede en vigtig rolle i projektet. Forskerne kombinerede 200 timers observationer fra ALMA-teleskopet i Chile med spektroskopi fra MUSE-instrumentet på Very Large Telescope of the European Southern Observatory, ESO (også i Chile).

Tidligere undersøgelser har vist, at dannelsen af ​​stjerner og galakser toppede for omkring 10 milliarder år siden. Men årsagen til og størrelsen af ​​den fødselsbølge har indtil nu været et mysterium. Dette skyldtes, at de teleskoper, der blev brugt, ikke var i stand til at se gennem støvet og direkte detektere brændstoffet til stjernedannelse. Men ALMA-teleskopet er i stand til netop det.

Råmateriale til stjerner

Astronomerne ledte efter kulilte-emissionslinjen i Hubble Ultra Deep Field. Fra dette, de var i stand til at udlede mængden af ​​molekylært hydrogen, råmaterialet til stjernedannelse. For at gøre deres slutninger så nøjagtige som muligt, de havde brug for at kende antallet af tunge grundstoffer i gassen, massefylde og temperatur, og styrken af ​​strålingsfeltet, der skinner på kulilte. Den Leiden Ph.D. kandidat Leindert Boogaard udførte denne opgave ved hjælp af instrumentet MUSE.

Boogaard siger, "Ved at kombinere observationer af den kolde gas med observationer af varm gas og stjernelys, vi får et unikt syn på de fjerne galakser. Ved at kombinere disse mange puslespilsbrikker, vi er i stand til at forstå hele processen med galakses vækst og dannelse."

Galakserne i Hubble Ultra Deep Field med mest brændstof blev hovedsageligt opdaget at være normale galakser, med gennemsnitlige stjernemasser og stjernedannelseshastigheder. Andre galakser er såkaldte starburst-galakser, med usædvanlig høj stjernedannende aktivitet, eller stille galakser, med usædvanlig lav aktivitet.

guldalder

Forskningen viser, at mængden af ​​molekylært brint i universet steg støt indtil for cirka 10 milliarder år siden, mod 13,8 milliarder år siden, som var tiden for Big Bang. Astronom Rychard Bouwens siger, "Så det var stjernedannelsens guldalder, med en masse råmateriale, der skal til for at danne nye stjerner og galakser. Halvdelen af ​​de stjerner, der stadig eksisterer i dag, blev født i den korte periode af kosmisk historie."

I fremtiden, astronomer ønsker at se nærmere på de enkelte galakser. En sådan detaljeret visning vil være mulig ved brug af ALMA-teleskopernes højopløsningstilstand i kombination med observationer fra det fremtidige James Webb-rumteleskop.

Resultaterne er beskrevet i flere artikler, der er blevet godkendt til publicering i Astrofysisk tidsskrift .