Forskere opdager kolde gasrørledninger, der føder tidligt, massive galakser

At blive til, galakser har brug for en stabil kost af kolde gasser for at gennemgå gravitationssammenbrud. Jo større galaksen er, jo mere kold gas skal den til for at smelte sammen og vokse.

Massive galakser fundet i det tidlige univers havde brug for en masse kold gas - et lager på i alt op til 100 milliarder gange vores sols masse.

Men hvor kom disse tidlige, superstore galakser får så meget kold gas, når de blev omsluttet af varmere omgivelser?

I en ny undersøgelse, astronomer ledet af University of Iowa rapporterer direkte, observationsbeviser for strømme af kold gas, som de mener sørgede for disse tidlige, massive galakser. De opdagede kolde gasrørledninger, der trængte gennem den varme atmosfære i den mørke stof-halo af en tidlig massiv galakse, leverer materialer til, at galaksen kan danne stjerner.

For omkring to årtier siden, fysikere, der arbejder med simuleringer, teoretiserede, at under det tidlige univers, kosmiske filamenter transporteret kold gas og embryonale, knudeformede galakser til en mørk stof-halo, hvor det hele klumpede sig sammen og dannede massive galakser. Teorien antog, at filamenterne skulle være smalle og tæt fyldt med kold gas for at undgå at blive pillet af af den varmere omgivende atmosfære.

Men teorien manglede direkte beviser. I dette studie, videnskabsmænd studerede et gasformigt område omkring en massiv galakse dannet, da universet var omkring 2,5 milliarder år gammelt, eller kun 20% af sin nuværende alder. Galaksen var tidligere ustuderet, og det tog holdet fem år at udpege dets nøjagtige placering og afstand (gennem dets rødforskydning). Holdet havde brug for et specielt udstyret observatorium, Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array, fordi målgalaksens miljø er så støvet, at det kun kan ses i submillimeterområdet af det elektromagnetiske spektrum.

"Det er prototypen, det første tilfælde, hvor vi opdagede en strøm i halo-skala, der føder en meget massiv galakse, " siger Hai Fu, lektor i Iowas Institut for Fysik og Astronomi og undersøgelsens ledende og tilsvarende forfatter. "Baseret på vores observationer, sådanne strømme kan fylde reservoiret op på omkring en milliard år, hvilket er langt kortere end den tid, der var tilgængelig for galaksen i den epoke, vi observerede."

Afgørende, forskerne lokaliserede to baggrundskvasarer, der er projiceret i tæt vinkelafstand til målgalaksen, meget ligesom, hvordan Jupiter og Saturns bevægelse trak dem tættere på hinanden, når de blev set fra Jorden under den store konjunktion i december sidste år. På grund af denne unikke konfiguration, kvasarernes lys, der trænger ind i halogassen i forgrundsgalaksen, efterlod kemiske "fingeraftryk", der bekræftede eksistensen af ​​en smal strøm af kold gas.

Disse kemiske fingeraftryk viste, at gassen i vandløbene havde en lav koncentration af tunge grundstoffer såsom aluminium, kulstof, jern, og magnesium. Da disse elementer dannes, når stjernen stadig skinner, og frigives til det omgivende medium, når stjernen dør, forskerne fastslog, at de kolde gasstrømme skal strømme ind udefra, i stedet for at blive fordrevet fra selve den stjernedannende galakse.

"Blandt de 70, 000 starburst-galakser i vores undersøgelse, dette er den eneste, der er forbundet med to kvasarer, der begge er i nærheden nok til at undersøge halogassen. Endnu mere, begge kvasarer projiceres på den samme side af galaksen, så deres lys kan blokeres af den samme strøm i to forskellige vinkelafstande." Fu siger. "Så, Jeg føler mig ekstremt heldig, at naturen gav os denne mulighed for at opdage denne store arterie, der fører til hjertet af en fænomenal galakse under dens ungdomsår."

Studiet, "En lang strøm af metalfattig kølig gas omkring en massiv stjerneudbrudsgalakse ved Z=2,67, " blev offentliggjort online i Astrofysisk tidsskrift 24. februar.