En gruppe af de nyligt opdagede galakser ved Lyman-break-teknikken. Billedkredit: Astronomi og astrofysik. Klik for at forstørre
Et internationalt team af astronomer har udført en af de mest detaljerede undersøgelser af de fjerneste galakser. Disse galakser er så langt væk, vi ser dem, som de så ud, da universet var mindre end halvdelen af sin nuværende alder. En af de store overraskelser ved denne undersøgelse; er dog hvor meget disse unge galakser matcher de strukturer, vi ser i det nuværende univers. Dette betyder, at galakser sandsynligvis har udviklet sig gennem kollisioner og fusioner meget tidligere end tidligere antaget.
Et team af astronomer fra Frankrig, USA, Japan og Korea, ledet af Denis Burgarella, har for nylig opdaget nye galakser i det tidlige univers. De er blevet påvist for første gang både i UV-nærområdet og i de langt infrarøde bølgelængder. Deres fund vil blive rapporteret i en kommende udgave af Astronomy & Astrophysics. Denne opdagelse er et nyt skridt i forståelsen af, hvordan galakser udvikler sig.
Astronomen Denis Burgarella (Observatoire Astronomique Marseille Provence, Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, Frankrig) og hans kolleger fra Frankrig, USA, Japan og Korea, har for nylig bebudet deres opdagelse af nye galakser i det tidlige univers, begge for første gang i nær UV og i langt infrarøde bølgelængder. Denne opdagelse fører til den første grundige undersøgelse af tidlige galakser. Opdagelsen rapporteres i en kommende udgave af Astronomy & Astrophysics.
Viden om tidlige galakser har gjort store fremskridt i de sidste ti år. Fra slutningen af 1995 har astronomer anvendt en ny teknik, kendt som ”Lyman-break-teknikken”. Denne teknik gør det muligt at registrere meget fjerne galakser. De ses som de var, da universet var meget yngre, hvilket gav ledetråde til, hvordan galakser dannede sig og udviklede sig. Lyman-break-teknikken har flyttet grænsen til fjerne galakseundersøgelser længere op til rødskift z = 6-7 (det vil sige ca. 5% af universets nuværende tidsalder). I astronomi betegner rødskiftet forskydningen af en lysbølge fra en galakse, der bevæger sig væk fra Jorden. Lysbølgen forskydes mod længere bølgelængder, dvs. mod den røde ende af spektret. Jo højere rødskiftet i en galakse er, jo længere er det fra os.
Lyman-break-teknikken er baseret på den karakteristiske ”forsvinden” af fjerne galakser observeret i fjern-UV-bølgelængderne. Da lys fra en fjern galakse næsten fuldstændigt absorberes af brint ved 0,912 nm (på grund af absorptionslinjerne af brint, opdaget af fysikeren Theodore Lyman), forsvinder galaksen i det langt ultraviolette filter. Figur 2 illustrerer? Forsvinden? af galaksen i fjern-UV-filteret. Lyman-diskontinuiteten bør teoretisk forekomme ved 0,912 nm. Fotoner med kortere bølgelængder absorberes af brint omkring stjerner eller inden for de observerede galakser. For galakser med høj rødskift forskydes Lyman-diskontinuiteten, så den forekommer ved en længere bølgelængde og kan observeres fra Jorden. Fra jordbaserede observationer kan astronomer i øjeblikket registrere galakser med et rødskiftområde fra z ~ 3 til z ~ 6. Når det først er fundet, er det stadig meget vanskeligt at få yderligere oplysninger om disse galakser, fordi de er meget svage.
For første gang har Denis Burgarella og hans team været i stand til at registrere mindre fjerne galakser via Lyman-break-teknikken. Holdet indsamlede data fra forskellige oprindelser: UV-data fra NASA GALEX-satellitten, infrarøde data fra SPITZER-satellitten og data i det synlige interval på ESO-teleskoper. Fra disse data valgte de omkring 300 galakser, der viste en fjern UV-forsvinden. Disse galakser har en rødskift fra 0,9 til 1,3, det vil sige, de observeres i et øjeblik, hvor universet havde mindre end halvdelen af sin nuværende alder. Dette er første gang, en stor prøve af Lyman Break-galakser opdages ved z ~ 1. Da disse galakser er mindre fjerne end de hidtil observerede prøver, er de også lysere og lettere at undersøge på alle bølgelængder, hvorved der kan udføres en dyb analyse fra UV til infrarød.
Tidligere observationer af fjerne galakser har ført til opdagelsen af to klasser af galakser, hvoraf den ene inkluderer galakser, der udsender lys i nær-UV og synlige bølgelængdeområder. Den anden type galakse udsender lys i det infrarøde (IR) og submillimeterområdet. UV-galakser blev ikke observeret i det infrarøde område, mens IR-galakser ikke blev observeret i UV. Det var således vanskeligt at forklare, hvordan sådanne galakser kunne udvikle sig til nutidens galakser, der udsender lys på alle bølgelængder. Med deres arbejde har Denis Burgarella og hans kolleger taget et skridt i retning af at løse dette problem. Når de observerede deres nye prøve af z ~ 1-galakser, fandt de, at ca. 40% af disse galakser udsender lys også i det infrarøde område. Dette er første gang, at et betydeligt antal fjerne galakser blev observeret både i UV- og IR-bølgelængdeområdet, der indbefattede egenskaberne for begge hovedtyper.
Fra deres observationer af denne prøve udledte teamet også forskellige oplysninger om disse galakser. Ved at kombinere UV- og infrarødmåling er det muligt at bestemme dannelseshastigheden for stjerner i disse fjerne galakser for første gang. Stjerner dannes der meget aktivt med en hastighed på nogle få hundrede til tusind stjerner om året (kun et par stjerner dannes i øjeblikket i vores Galaxy hvert år). Holdet studerede også deres morfologi og viser, at de fleste af dem er spiralgalakser. Indtil nu blev det antaget, at fjerne galakser hovedsageligt var samvirkende galakser med uregelmæssige og komplekse former. Denis Burgarella og hans kolleger har nu vist, at galakserne i deres prøve, set da universet havde omkring 40% af sin nuværende alder, har regelmæssige former, svarende til nutidens galakser som vores. De bringer et nyt element til vores forståelse af galaksenes udvikling.
Original kilde: Astronomy & Astrophysics News Release
