Analyse af 2, 000 galakser ved hjælp af MeerKat-radioteleskopet afslører friske indsigter

Galakser - massive samlinger af gas, støv, og milliarder af stjerner og deres solsystemer - er en grundlæggende bestanddel af vores univers. At forstå, hvordan de har dannet sig og udviklet sig over kosmiske epoker, er fortsat en af ​​de største udfordringer i moderne astronomi.

Der er et par grunde til dette. Først, antallet af galakser:astronomer har anslået, at der er omkring 200 milliarder galakser i vores univers. Sekund, disse galaksers størrelse og alder. Deres aldre spænder fra 100 millioner til 10 milliarder år, og størrelsen varierer fra omkring 3, 000 til 300, 000 lysår. Et lysår er 9,46 x 10¹² km – klart, derefter, galakser er enorme og ældgamle.

Imidlertid, galakser er ikke helt mystiske. Teknologien gør det muligt for astronomer at studere og analysere dem langt mere detaljeret, end det tidligere var muligt. Vores nye undersøgelse brugte observationer fra det kraftfulde MeerKAT radioteleskoparray, beliggende i Sydafrika, at analysere mere end 2, 000 galakser. MeerKAT er det mest følsomme radioteleskop på den sydlige halvkugle indtil Square Kilometer Array (SKA, som bliver verdens største radioteleskop) er afsluttet.

Vores resultater tyder på, at i de galakser, vi analyserede, deres udviklingsforløb er sandsynligvis ledsaget af kosmiske stråleelektroner, der mister energi med tiden. Energien forsvinder ikke – og kan ikke – bare forsvinde. I stedet, når elektronerne bremser, deres energi omdannes til den fra de elektromagnetiske emissioner. Disse emissioner, efter at have undsluppet galaksens grænser og krydset de kosmiske afstande, er blandt de afslørende signaler, der opfanges af MeerKAT.

Disse fund hjælper os med bedre at forstå arten af ​​disse galakser, og desuden, dannelsen og udviklingen af ​​galakser generelt – inklusive vores hjemmegalakse, Mælkevejen, som muligvis gennemgår en lignende proces i øjeblikket. Dette er ikke en proces at bekymre sig om; det er bare noget, forskerne gerne vil forstå bedre.

Kombination af data

Vores undersøgelse var det, der kaldes en statistisk analyse. Forskellige astrofysiske fænomener skaber elektromagnetiske bølger i forskellige bølgelængder, inklusive radio, synligt lys, infrarød, ultraviolet, og røntgenstråler. Det er derfor vigtigt at kunne kombinere forskellige observationer på tværs af en bred vifte af spektre. Det er, hvad en statistisk analyse tillader.

Vi valgte 2, 094 galakser, der er aktive i at danne stjerner, hvilket betyder, at de er energiske og unge – i kosmiske tidsskalaer. Dette er en ideel prøve til at studere den måde, galakser vokser op på, og de nøgletræk, der påvirker deres dannelse og udvikling.

Afstandene til disse galakser er så store, at lys, den hurtigste budbringer i universet, tager omkring 1 til 11 milliarder år at komme fra dem. Så, de galakser, vi observerer nu, afspejler, hvordan de plejede at være for omkring 1 til 11 milliarder år siden; de er på forskellige evolutionære stadier.

Næste, vi studerede de grundlæggende fysiske egenskaber af disse fjerne galakser ved at kombinere de nye observationer fra MeerKAT og de eksisterende observationsdata fra andre teleskoper. MeerKAT-dataene blev indsamlet over næsten 20 timer som en del af MeerKAT International GHz Tiered Extragalactic Exploration-projektet (MIGHTEE). Dette søger at observere det dybe ekstragalaktiske rum for at udforske den kosmiske udvikling af galakser. Det er et af MeerKATs store undersøgelsesprojekter, der er prioriteret af South African Radio Astronomy Observatory.

Nøglefund

Ved at kombinere emissionen af ​​lys i synligt, infrarød, og radio fra disse udvalgte 2, 094 galakser, undersøgelsen målte, hvor massiv, hvor aktiv, og hvor lyse de ser ud til at være ved forskellige radiofrekvenser, samt nogle andre grundlæggende fysiske egenskaber. Derefter forbandt vi intensiteterne af radioemission med de målte fysiske egenskaber af disse galakser.

Forskellen mellem radioemissionerne ved forskellige radiofrekvenser var korreleret med galaksernes masse. Gennemsnitlig, de mest massive galakser viser den største forskel i radioemissionsintensitet ved forskellige radiofrekvenser. Gennemsnitlig, vi finder ud af, at jo mere massiv en galakse er, jo større en sådan forskel plejer at være.

Yderligere kvantitativ analyse viser, at denne statistiske tendens stemmer overens med radioemissionen fra kosmiske stråleelektroner, der gradvist er ved at blive langsommere - en proces, der ledsager disse galakser gennem forskellige udviklingsstadier.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.