Galaxie dávno, dávno byly velmi fecundové; rodili hvězdy rychlostí nejméně desetkrát vyšší, než jakou dnes vidíme.
Proč? Bylo tedy kolem toho víc věcí, aby se hvězdy staly? Nebo byly galaxie tehdy účinnější při vytváření hvězd? Nebo něco jiného??
Dr. Linda Tacconi z německého Max-Planck-Institutu pro extraterrestrische Physik vedla mezinárodní tým astronomů, aby zjistil, proč ... a zdá se, že odpověď zní, že mladé galaxie byly naplněny do žiabrů plynem.
"Poprvé jsme byli schopni detekovat a zobrazovat studený molekulární plyn v normálních hvězdotvorných galaxiích, které jsou typické pro typické masivní populace galaxií krátce po Velkém třesku," řekl dr. Tacconi.
Náročná pozorování poskytují první pohled, jak galaxie, přesněji studený plyn v těchto galaxiích, vypadaly pouhé 3 až 5 miliard let po Velkém třesku (což odpovídá kosmologickému červenému posunu z ~ 2 na z ~ 1). Zdá se, že v tomto věku galaxie formovaly hvězdy víceméně nepřetržitě s nejméně desetinásobkem rychlosti pozorované v podobných hmotných systémech v místním vesmíru.
Nyní je celkem dobře známo, že galaxie vytvořené z proto-galaxií, které se samy vytvořily v místních nadměrných hustotách, dominovaly studená temná hmota - halos temné hmoty - kde se nově neutrální vodík a helium shromažďovaly a ochladzovaly. Díky srážkám a fúzím a určitému pokračujícímu nárůstu plynu vytvořily proto-galaxie mladé galaxie několik miliard let po Velkém třesku - zkrátka hierarchická formace.
Podrobná pozorování studeného plynu a jeho distribuce a dynamika mají klíčovou roli při rozebírání složitých mechanismů zodpovědných za přeměnu prvních proto-galaxií na moderní galaxie, jako je Mléčná dráha. Hlavní studie vzdálených světelných galaxií vytvářejících hvězdy na milimetrovém interferometru Plateau de Bure nyní vedla k průlomu přímým pohledem na „jídlo“ hvězdné formace. Studie využila nedávné významné pokroky v citlivosti radiometrů v observatoři k provedení prvního systematického průzkumu vlastností studeného plynu (sledovaného rotační linií molekuly oxidu uhelnatého) normálních masivních galaxií, když byl vesmír 40% ( z = 1,2) a 24% (z = 2,3) současného věku. Předchozí pozorování byla z velké části omezena na vzácné, velmi světelné objekty, včetně fúzí galaxií a kvasarů. Nová studie místo toho sleduje masivní hvězdy tvořící galaxie představující „normální“, průměrnou populaci galaxií v tomto rozsahu hmotností a redshift.
„Když jsme program zahájili asi před rokem,“ říká Dr. Tacconi, „nemohli jsme si být jisti, že bychom vůbec něco odhalili. Ale pozorování byla úspěšná nad naše nejoptimističtější naděje. Dokázali jsme, že masivní normální galaxie na z ~ 1,2 a z ~ 2,3 měly pětkrát až desetkrát více plynu než to, co vidíme v místním vesmíru. Vzhledem k tomu, že tyto galaxie vytvářely plyn vysokou rychlostí po dlouhou dobu, znamená to, že plyn musel být neustále doplňován narůstáním z halosů temné hmoty, ve vynikající shodě s nedávnou teoretickou prací. “
Dalším důležitým výsledkem těchto pozorování jsou první prostorově rozlišené obrazy distribuce studeného plynu a pohyby v několika galaxiích. "Tento průzkum otevřel dveře pro zcela novou cestu studia vývoje galaxií," říká Pierre Cox, ředitel IRAM. "Je to opravdu vzrušující a je toho ještě mnohem víc."
"Tato fascinující zjištění nám poskytují důležitá vodítka a omezení pro teoretické modely příští generace, které budeme používat k podrobnějšímu zkoumání raných fází vývoje galaxií," říká Andreas Burkert, specialista na formování hvězd a vývoj galaxií na německé špičce Cluster Universe. "Tyto výsledky nakonec pomohou pochopit původ a vývoj naší Mléčné dráhy."
O snímku EGS 1305123: Prostorově rozlišené optické a milimetrové obrazy typické masivní galaxie při červeném posunu z = 1,1 (5,5 miliardy let po Velkém třesku). Levý snímek byl pořízen pomocí Hubbleova kosmického dalekohledu v optických pásmech V a I, jako součást průzkumu vzdálených galaxií AEGIS. Pravý obrázek je překrytím emise CO 3 pozorované s PdBI (červené / žluté barvy) superponovaným na I-obraz (šedý). Tato pozorování poprvé jasně ukazují, že emise molekulárních linií a optické světlo z hmotných hvězd sledují masivní rotující disk o průměru ~ 60 000 světelných let. Tento disk má podobnou velikost a strukturu, jako je tomu u galaxií z ~ 0, jako je Mléčná dráha. Avšak hmotnost studeného plynu v tomto disku je přibližně o řád větší než v typických z ~ 0 diskových galaxiích. Toto vysvětluje, proč se galaxie s vysokým z mohou tvořit nepřetržitě asi desetkrát rychleji než typické galaxie z ~ 0.
Zdroje: Institut Maxe Plancka pro mimozemskou fyziku, Tacconi et al. (2010), Nature 463, 781 (předtisk: arXiv: 1002.2149)
