Galakser for længe, for længe siden var meget fekund; de fødte stjerner med en hastighed mindst ti gange det, vi ser i dag.
Hvorfor? Var der flere ting derpå for at skabe stjerner? Eller var galakser dengang mere effektive til at fremstille stjerne? Eller noget andet??
Dr. Linda Tacconi, fra Tysklands Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, førte et internationalt team af astronomer til at finde ud af, hvorfor ... og svaret ser ud til at være, at unge galakser blev fyldt til gællerne med gas.
”Vi har været i stand til for første gang at opdage og afbilde den kolde molekylære gas i normale stjernedannende galakser, som er repræsentative for de typiske massive galakspopulationer kort efter Big Bang,” sagde Dr. Tacconi.
De udfordrende observationer giver det første glimt, hvordan galakser, eller mere præcist den kolde gas i disse galakser, så ud blot 3 til 5 milliarder år efter Big Bang (svarende til en kosmologisk rødskift z ~ 2 til z ~ 1). I denne alder synes galakser at have dannet stjerner mere eller mindre kontinuerligt med mindst ti gange den hastighed, der er set i lignende massesystemer i det lokale universum.
Det er nu rimeligt veletableret, at galakser, der er dannet af prototalakser, som selv dannede sig i lokale overtætheder, domineret af koldt mørkt stof - halo af mørkt stof - hvor det nyligt neutrale brint og helium opsamles og afkøles. Gennem kollisioner og fusioner og en vis igangsætning af gas dannede proto-galakserne unge galakser, nogle få milliarder år efter Big Bang - i kort, hierarkisk formation.
Detaljerede observationer af den kolde gas og dens distribution og dynamik spiller en nøglerolle i at afskille de komplekse mekanismer, der er ansvarlige for at omdanne de første prototalakser til moderne galakser, såsom Mælkevejen. En større undersøgelse af fjerne, lysende stjernedannende galakser ved Milleau-interferometeret Plateau de Bure har nu resulteret i et gennembrud ved at se direkte på stjernedannelsen ”mad”. Undersøgelsen udnyttede de store nylige fremskridt med hensyn til radiometers følsomhed ved observatoriet for at foretage den første systematiske undersøgelse af koldgasegenskaber (sporet af en rotationslinje af kuliltemolekylet) for normale massive galakser, da universet var 40% ( z = 1,2) og 24% (z = 2,3) af dens nuværende alder. Tidligere observationer var stort set begrænset til sjældne, meget lysende genstande, herunder galaksefusioner og kvasarer. Den nye undersøgelse sporer i stedet massiv stjernedannende galakser, der er repræsentative for den 'normale' gennemsnitlige galakspopulation i denne masse og rødskiftsområde.
”Da vi startede programmet for ca. et år siden”, siger Dr. Tacconi, ”kunne vi ikke være sikre på, at vi endda opdagede noget. Men observationerne var succesrige ud over vores mest optimistiske forhåbninger. Vi har været i stand til at demonstrere, at massive normale galakser ved z ~ 1,2 og z ~ 2,3 havde fem til ti gange mere gas end hvad vi ser i det lokale universum. I betragtning af at disse galakser dannede gas med en høj hastighed over lange perioder, betyder det, at gas kontinuerligt skal være blevet genopfyldt ved akkretion fra de mørke stof-haloer, i fremragende overensstemmelse med det nylige teoretiske arbejde. ”
Et andet vigtigt resultat af disse observationer er de første rumligt opløste billeder af den kolde gasfordeling og bevægelser i flere af galakserne. ”Denne undersøgelse har åbnet døren til en helt ny mulighed for at studere udviklingen af galakser,” siger Pierre Cox, direktøren for IRAM. ”Dette er virkelig spændende, og der er meget mere der kommer.”
”Disse fascinerende fund giver os vigtige ledetråde og begrænsninger for næste generations teoretiske modeller, som vi vil bruge til at studere de tidlige faser af galakseudvikling mere detaljeret,” siger Andreas Burkert, specialist i stjernedannelse og udviklingen af galakser ved Tysklands fremragende Cluster Universe. ”Til sidst vil disse resultater hjælpe med at forstå oprindelsen og udviklingen af vores Mælkevej.”
Om EGS 1305123-billede: Rumligt opløste optiske og millimeterbilleder af en typisk massiv galakse ved rødskift z = 1,1 (5,5 milliarder år efter Big Bang). Det venstre billede blev taget med Hubble-rumteleskopet i V- og I-optiske bånd, som en del af AEGIS-undersøgelsen af fjerne galakser. Det rigtige billede er en overlejring af CO 3-2-emissionen observeret med PdBI (røde / gule farver) placeret på I-billedet (grå). For første gang viser disse observationer tydeligt, at den molekylære linieemission og det optiske lys fra massive stjerner sporer en massiv, roterende disk med diameter ~ 60.000 lysår. Denne disk er ens i størrelse og struktur, som den ses i z ~ 0-galakser, såsom Mælkevejen. Imidlertid er massen af kold gas i denne disk ca. en størrelsesorden større end i typiske z ~ 0-galakser. Dette forklarer, hvorfor højz-galakser kan dannes kontinuerligt med cirka ti gange hastigheden af typiske z ~ 0-galakser.
Kilder: Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Tacconi et al. (2010), Nature 463, 781 (fortryk: arXiv: 1002.2149)
