Галактиките отдавна, много отдавна бяха много плодови; те родиха звезди със скорост поне десет пъти по-голяма от тази, която виждаме днес.
Защо? Имаше ли още неща около тогава, за да направя звезди? Или галактиките бяха тогава по-ефективни при създаването на звезди? Или нещо друго??
Д-р Линда Такони от германския институт Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik ръководи международен екип от астрономи, за да разбере защо ... и отговорът изглежда е, че младите галактики са били пълнени до хрилете с газ.
„Ние успяхме за първи път да открием и представим студения молекулен газ в нормални звезди, образуващи галактики, които са представителни за типичните масивни популации на галактики малко след Големия взрив“, казва д-р Таккони.
Предизвикателните наблюдения дават първия поглед как галактиките, или по-точно студеният газ в тези галактики, изглеждат само 3 до 5 милиарда години след Големия взрив (еквивалентно на космологично червено изместване z ~ 2 към z ~ 1). На тази възраст галактиките изглежда са образували звезди повече или по-малко непрекъснато с най-малко десет пъти по-голяма скорост, наблюдавана в подобни масови системи в местната Вселена.
Вече е достатъчно добре установено, че галактиките са се образували от прото-галактики, които самите са се образували в локални свръх плътности, доминирани от студена тъмна материя - ореоли от тъмна материя - където новоутралните водород и хелий се събират и охлаждат. Чрез сблъсъци и сливания и някои продължаващи натрупвания на газ прото-галактиките образуват млади галактики, няколко милиарда години след Големия взрив - накратко, йерархична формация.
Подробните наблюдения на студения газ и неговото разпределение и динамика играят ключова роля при разплитането на сложните механизми, отговорни за превръщането на първите прото-галактики в съвременни галактики, като Млечния път. Голямо проучване на далечни, светещи звезди, образуващи галактики на милиметровия интерферометър Плато де Буре, сега доведе до пробив, като директен поглед върху звездната формация е „храна”. Изследването се възползва от големите скорошни постижения в чувствителността на радиометрите в обсерваторията, за да направи първото систематично изследване на свойствата на студен газ (проследено чрез въртяща се линия на молекулата на въглеродния окис) на нормални масивни галактики, когато Вселената е била 40% ( z = 1.2) и 24% (z = 2.3) от настоящата му възраст. Предишните наблюдения до голяма степен бяха ограничени до редки, много светещи обекти, включително галактически сливания и квазари. Новото проучване вместо това проследява масивни звезди, образуващи галактики, представителни за „нормалната“, средна популация на галактики в тази маса и червено изместване.
„Когато стартирахме програмата преди около година“, казва д-р Таккони, „не можехме да сме сигурни, че дори ще открием нещо. Но наблюденията бяха успешни извън нашите най-оптимистични надежди. Успяхме да демонстрираме, че масивните нормални галактики при z ~ 1.2 и z ~ 2.3 имат пет до десет пъти повече газ от това, което виждаме в местната Вселена. Като се има предвид, че тези галактики са образували газ с висока скорост за дълги периоди от време, това означава, че газът трябва непрекъснато да се попълва чрез натрупване от ореолите на тъмната материя, в отлично съгласие с неотдавнашната теоретична работа. "
Друг важен резултат от тези наблюдения са първите пространствено разрешени изображения на разпределението на студения газ и движенията в няколко от галактиките. „Това проучване отвори вратата за изцяло нов път за изучаване на еволюцията на галактиките“, казва Пиер Кокс, директор на IRAM. „Това е наистина вълнуващо и предстои още много неща.“
„Тези завладяващи открития ни предоставят важни улики и ограничения за теоретичните модели от следващо поколение, които ще използваме за по-подробно проучване на ранните фази на развитието на галактиката“, казва Андреас Бъркърт, специалист по формиране на звезди и еволюция на галактиките при отличието на Германия Вселената на клъстерите. "В крайна сметка тези резултати ще помогнат да разберем произхода и развитието на нашия Млечен път."
За изображението EGS 1305123: Пространствено разрешени оптични и милиметрови изображения на типична масивна галактика при червено изместване z = 1.1 (5.5 милиарда години след Големия взрив). Лявото изображение е направено с космическия телескоп Хъбъл във V- и I-оптичните ленти, като част от изследването на AEGIS на далечни галактики. Дясното изображение е наслагване на емисиите на CO 3-2, наблюдавани с PdBI (червени / жълти цветове), наложени върху I-изображението (сиво). За първи път тези наблюдения ясно показват, че излъчването на молекулната линия и оптичната светлина от масивни звезди проследяват масивен, въртящ се диск с диаметър ~ 60 000 светлинни години. Този диск е сходен по размер и структура, както се вижда в дисковите галактики z ~ 0, като Млечния път. Въпреки това, масата на студен газ в този диск е около порядък по-голям, отколкото в типичните дискови галактики z ~ 0. Това обяснява защо високо-z галактиките могат да се образуват непрекъснато с около десет пъти по-голяма скорост от типичните z ~ 0 галактики.
Източници: Институт за извънземна физика на Макс Планк, Tacconi et al. (2010), Nature 463, 781 (предпечат: arXiv: 1002.2149)
