Właściwości masywnej galaktyki 800 milionów lat po Wielkim Wybuchu

Zdjęcie gromady galaktyk Abell 1689 wykonane przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a. Źródło: NASA-Hubble

Poszukiwania najodleglejszych galaktyk zajrzały właśnie wcześniej niż miliard lat po Wielkim Wybuchu, wystarczająco daleko, aby dojrzeć wpływ pierwszych gwiazd na przestrzeń kosmiczną: w okres rejonizacji obojętnych atomów.

Astronomowie od dawna pragną zrozumieć w jaki sposób powstawały i ewoluowały galaktyki w okresie rejonizacji, zrozumieć naturę obiektów, które wyemitowały pierwsze jonizujące fotony oraz scenariusze, w których galaktyki i materia międzygwiezdna (ISM) została wzbogacona przez atomy powstałe w gwiezdnych piecach. Choć galaktyki z tej ery odkrywane są obecnie w ramach głębokich przeglądów nieba w zakresie optycznym i bliskiej podczerwieni, większość z nich to galaktyki o niewielkiej masie i ciemne, a zatem proces wzbogacania w cięższe metale jest w nich trudny do zaobserwowania. Jaśniejsze, masywne galaktyki gwiazdotwórcze także powinny istnieć w tym okresie i odgrywać znaczącą rolę w rejonizacji, jednak zważając na fakt, że tak duże obiekty miały mało czasu na uformowanie w tak krótkim czasie po Wielkim Wybuchu, nie może ich być zbyt wiele.

Masywne galaktyki gwiazdotwórcze zawierające pył emitują silne promieniowanie na falach submilimetrowych i można je odnaleźć za pomocą teleskopów obserwujących promieniowanie w tym zakresie. Gwarantują one możliwość badania ekstremalnych przypadków wzbogacania pyłu w metale w materii międzygwiezdnej w początkowym okresie ery rejonizacji. Matt Ashby oraz Chris Hayward, astronomowie z CfA na Harvardzie jako członkowie dużego zespołu badawczego korzystającego z South Pole Telescope poszukiwali takich pyłowych galaktyk. Odległości do nich udało im się określić za pomocą obserwatorium ALMA obserwując przesunięte ku czerwieni linie tlenku węgla w ISM wypełniającej te galaktyki. W ten sposób odkryto najodleglejszą dotychczas pyłową galaktykę, a kolejne obserwacje pozwoliły na potwierdzenie odległości do niej. Naukowcy nałożyli ograniczenia na właściwości tego obiektu modelując obserwowane kontinuum oraz linie widmowe i odkryli, że gaz wewnątrz tej galaktyki ma masę około 330 miliardów mas Słońca; dla porównania szacunkowa masa gazu w Drodze Mlecznej to około 5 miliardów mas Słońca (większość jej masy znajduje się w gwiazdach). W galaktykach pyłowych gwiazdy powstają w tempie kilku tysięcy rocznie – aczkolwiek przy założeniu, że proces ten jest podobny do procesów obserwowanych w pobliskich galaktykach. Ten rzadki i odległy obiekt jest jak dotąd jednym z najlepszych laboratoriów do badania aktywności w galaktykach bardzo młodego Wszechświata.

Źródło: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Komentarze

comments