Obserwacje pierwszych typowych galaktyk

dnia 22/07/2015

95824_web

Gdy pierwsze galaktyki zaczynały się formować kilkaset milionów lat po Wielkim  Wybuchu, Wszechświat był pełen mgły wodorowej. Jednak

gdy pojawiły się coraz jaśniejsze źródła – zarówno gwiazdy jak i kwazary napędzane czarnymi dziurami – były one w stanie rozgonić mgłę. Dzięki temu Wszechświat stał się przezroczysty dla promieniowania ultrafioletowego.

Astronomowie nazywają ten okres epoką rejonizacji, jednak mało wiadomo na temat tych pierwszych galaktyk, a do teraz obserwowane były tylko jako bardzo słabo świecące mgiełki. Jednak obserwacje wykorzystujące pełną moc obserwatorium ALMA zaczynają właśnie zmieniać ten stan rzeczy.

Zespół astronomów pod kierownictwem Roberto Maiolino (Cavendish Laboratory oraz Institute for Cosmology, University of Cambridge) sprawdził obserwatorium ALMA na galaktykach widocznych zaledwie 800 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Astronomowie nie szukali promieniowania gwiazd, a słabej poświaty zjonizowanego węgla pochodzącej z obłoków gazu, w których formowały się gwiazdy. Chcieli bowiem badać interakcje między młodymi pokoleniami gwiazd i chłodnymi zagęszczeniami, które powolnie zaczynały formować pierwsze galaktyki.

Co więcej nie poszukiwali wyjątkowo jasnych rzadkich obiektów – takich jak kwazary i galaktyki o dużym tempie tworzenia gwiazd – te już obserwowano wcześniej. Zamiast tego naukowcy skupili się na mniej dramatycznych, ale bardziej powszechnych galaktykach, które ponownie zjonizowały Wszechświat i stały się galaktykami, które teraz obserwujemy wokół nas.

Z jednej z takich właśnie galaktyk – której nadano etykietę BDF 3299 – ALMA odebrała słaby, ale wyraźny sygnał świecącego węgla. Jednak to promieniowanie nie było emitowane w centrum galaktyki, lecz z jednego jej boku.

Współautor Andrea Ferrara (Scuola Normale Superiore, Piza, Włochy) tłumaczy jak ważne to odkrycie mówiąc: „To najodleglejsze jak dotąd odkrycie tego typu emisji z ‚normalnej’ galaktyki. Obserwujemy tą emisję z czasu, gdy Wszechświat miał mniej niż miliard lat. Dzięki temu mamy okazję obserwować tworzenie pierwszych galaktyk. Po raz pierwszy w historii widzimy wczesne galaktyki nie tylko jako słabe mgiełki, ale jako obiekty o wewnętrznej strukturze!”

Astronomowie uważają, że lokalizacja poza centrum galaktyki świadczy o tym, że promieniowanie pochodzi z miejsc, w których centralne obłoki rozrywane są przez środowisko tworzone przez nowouformowane gwiazdy.

Dzięki połączeniu obserwacji ALMY z symulacjami komputerowymi możliwe było szczegółowe zrozumienie kluczowych procesów mających miejsce w pierwszych galaktykach. Skutki promieniowania gwiazd, przetrwanie obłoków molekularnych, ucieczka promieniowania jonizującego oraz złożona struktura ośrodka międzygwiezdnego może być teraz obliczana i porównywana z obserwacjami. BDF 3299 to najprawdopodobniej typowa galaktyka odpowiedzialna za rejonizację.

„Staraliśmy się zrozumieć ośrodek międzygwiezdny i formowanie się źródeł rejonizacji od wielu lat. Możliwość testowania przewidywań i hipotez na rzeczywistych danych z obserwacji ALMA otwiera przed nami nowy zestaw pytań. Tego typu obserwacje pozwolą na szukanie odpowiedzi na wiele skomplikowanych problemów, na jakie napotykamy badając formowanie się pierwszych gwiazd i galaktyk we Wszechświecie, „ mówi Andrea Ferrara.

Roberto Maiolino podsumowuje: „Te badania byłyby niemożliwe bez obserwatorium ALMA gdyż żaden inny instrument nie osiągnąłby wymaganej czułości i rozdzielczości przestrzennej. Mimo że są to jedne z najgłębiej sięgających obserwacji ALMA jak dotąd, wciąż jesteśmy daleko od wykorzystania maksymalnych możliwości obserwatorium. W przyszłości ALMA będzie obserwowała delikatną strukturę pierwotnych galaktyk i badała ich rozrastanie się.”

Źródło: astrobio

Dodaj komentarz