Fangst begyndelsen af ​​galakse-rotation i det tidlige univers

Efterhånden som teleskoper er blevet mere avancerede og kraftfulde, har astronomer været i stand til at opdage flere og fjernere galakser. Disse er nogle af de tidligste galakser til at danne i vores univers, som begyndte at trække sig væk fra os, da universet udvidede sig. Faktisk, jo større afstanden er, jo hurtigere ser en galakse ud til at bevæge sig væk fra os. Interessant nok kan vi estimere, hvor hurtigt en galakse bevæger sig, og til gengæld hvornår den blev dannet baseret på, hvor "rødforskudt" dens emission ser ud. Dette ligner et fænomen kaldet Doppler-effekten, hvor objekter, der bevæger sig væk fra en observatør, udsender det lys, der ser ud til at være forskudt mod længere bølgelængder (deraf udtrykket "rødforskydning") til observatøren.

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) teleskopet, der er placeret midt i Atacama-ørkenen i Chile, er særligt velegnet til at observere sådanne rødforskydninger i galakseemissioner. For nylig har et hold af internationale forskere, herunder professor Akio Inoue og kandidatstuderende Tsuyoshi Tokuoka fra Waseda University, Japan; Dr. Takuya Hashimoto ved University of Tsukuba, Japan; professor Richard S. Ellis ved University College London; og Dr. Nicolas Laporte, en forsker ved University of Cambridge, UK har observeret rødforskudte emissioner fra en fjern galakse, MACS1149-JD1 (herefter JD1), hvilket har ført dem til nogle interessante konklusioner. "Ud over at finde høj rødforskydning, nemlig meget fjerne galakser, giver studiet af deres indre bevægelse af gas og stjerner motivation til at forstå processen med galaksedannelse i det tidligst mulige univers," forklarer Ellis. Resultaterne af deres undersøgelse er blevet offentliggjort i The Astrophysical Journal Letters .

Galaksedannelsen begynder med ophobning af gas og fortsætter med dannelsen af ​​stjerner fra den gas. Med tiden skrider stjernedannelsen frem fra midten og udad, en galaktisk skive udvikles, og galaksen får en bestemt form. Efterhånden som stjernedannelsen fortsætter, dannes nyere stjerner i den roterende skive, mens ældre stjerner forbliver i den centrale del. Ved at studere stjerneobjekternes alder og bevægelsen af ​​stjerner og gas i galaksen er det muligt at bestemme det udviklingsstadium, galaksen har nået.

Ved at udføre en række observationer over en periode på to måneder målte astronomerne med succes små forskelle i "rødforskydningen" fra position til position inde i galaksen og fandt ud af, at JD1 opfyldte kriteriet for en galakse domineret af rotation. Dernæst modellerede de galaksen som en roterende skive og fandt ud af, at den gengav observationerne meget godt. Den beregnede rotationshastighed var omkring 50 kilometer i sekundet, hvilket blev sammenlignet med Mælkevejsskivens rotationshastighed på 220 kilometer i sekundet. Holdet målte også diameteren af ​​JD1 på kun 3.000 lysår, meget mindre end Mælkevejens diameter på 100.000 lysår på tværs.

Betydningen af ​​deres resultat er, at JD1 er langt den fjerneste, og derfor den tidligste kilde, der endnu er fundet, der har en roterende skive af gas og stjerner. Sammen med lignende målinger af nærmere systemer i forskningslitteraturen har dette gjort det muligt for holdet at afgrænse den gradvise udvikling af roterende galakser over mere end 95 % af vores kosmiske historie.

Ydermere var den estimerede masse ud fra galaksens rotationshastighed på linje med den stjernemasse, der tidligere var estimeret ud fra galaksens spektrale signatur, og kom overvejende fra "modne" stjerner, der blev dannet for omkring 300 millioner år siden. "Dette viser, at stjernepopulationen i JD1 blev dannet i en endnu tidligere epoke af den kosmiske tidsalder," siger Hashimoto.

"Rotationshastigheden af ​​JD1 er meget langsommere end dem, der findes i galakser i senere epoker og vores galakse, og det er sandsynligt, at JD1 er på et indledende stadium med at udvikle en rotationsbevægelse," siger Inoue. Med det nyligt opsendte James Webb-rumteleskop planlægger astronomerne nu at identificere placeringen af ​​unge og ældre stjerner i galaksen for at verificere og opdatere deres scenarie for galaksedannelse.

Nye opdagelser er helt sikkert i horisonten. + Udforsk yderligere

ALMA opdager den ældste galakse med spiralmorfologi