Космос и астрономия 14 декември 2024 г. · 0 коментара
Галактика NGC 2865, която се намира на 100 милиона светлинни години от нас. Кредит за изображение: NASA/ESA
Как точно се формират масивните елиптични галактики оставаше основна и трайна главоблъсканица в продължение на много години.
Annagrazia Puglisi: Колкото смиряващо, толкова и мотивиращо е да мислим колко много още имаме да научим за Вселената. Моите сътрудници и аз току-що се заехме с една от вечните мистерии на астрофизиката: как могат да се образуват масивни елиптични галактики.
Сега за първи път имаме солидни наблюдателни доказателства, които дават отговор. Нашите резултати наскоро бяха публикувани в Nature.
Галактиките в днешната вселена попадат в две големи категории. Има спирални галактики, като нашия Млечен път, които са богати на газ и непрекъснато образуват звезди във въртящ се диск. Има и елиптични галактики, които са големи и сферични, а не плоски, подобни на топка за ръгби. Последните не произвеждат нови звезди, но са доминирани от звезди, образувани преди повече от 10 милиарда години.
Образуването на елиптични галактики отдавна е трудно да се обясни с космологични модели, описващи еволюцията на Вселената от Големия взрив до сега. Едно от предизвикателствата е, че се е смятало, че звездообразуването по време на епохата, когато са се образували елиптични галактики (преди 10 милиарда до 12 милиарда години), се е случило в големи въртящи се дискове, подобно на нашия собствен Млечен път.
И така, как галактиките трансформират формата си от плоски дискове в триизмерни елиптични галактики?
Наблюдения с Алма
Чрез анализиране на данни от големия милиметров/субмилиметров масив Atacama (Alma), ние идентифицирахме местата на раждане на гигантски елиптични галактики. Открихме, че локалните елиптични галактики могат да се формират чрез интензивни и краткотрайни епизоди на звездообразуване в началото на Вселената, за разлика от това да започнат като въртящ се диск и да станат по-елипсовидни с течение на времето.
Нашето проучване изследва разпределението на прах в повече от 100 далечни галактики, за които знаем, че са образували много звезди, когато Вселената е била на възраст между 2,2 милиарда и 5,9 милиарда години. Прахът показва наличието на газ – материалът, от който се образуват нови звезди – и ни позволява да изучаваме регионите в една галактика, които активно образуват нови звезди.
Използвайки нова наблюдателна техника, открихме, че прахът в тези далечни галактики е изключително компактен и не е това, което очаквахме от плоски дисковидни галактики. Освен това успяхме да направим извод за триизмерната геометрия на областите, излъчващи прах. Този анализ показва, че повечето от ранните звездообразуващи галактики всъщност са били сферични, а не дисковидни. Всъщност те много наподобяват формата на елиптичните галактики близо до нас днес.
След това използвахме космологични компютърни симулации, за да интерпретираме резултатите от наблюденията и да разберем физическите механизми, които може да са причинили потъването на прах и газ в центровете на тези далечни звездообразуващи галактики.
Нашият анализ разкрива, че едновременното действие на студени газови потоци от околните галактики, заедно с галактическите взаимодействия и сливания, могат да задвижат газ и прах в компактни, звездообразуващи ядра в тези галактики. Симулациите също ни показват, че този процес е бил често срещан в ранната вселена, предоставяйки ключово обяснение за бързото образуване на елиптични галактики.
Нашите открития добавят решаваща част от този пъзел, напредвайки в нашето разбиране за образуването и еволюцията на галактиките.
Нова техника за наблюдение
Това откритие стана възможно благодарение на нова техника за анализиране на наблюденията на ALMA. Данните на Alma са различни от изображенията, които сме свикнали да виждаме от оптични телескопи. Всъщност Alma работи чрез комбиниране на сигнали от множество антени, които работят заедно като един гигантски телескоп.
Тази техника е известна като интерферометрия и макар да позволява получаването на ясни изображения на далечни галактики, анализът на данните е по-сложен, отколкото при традиционните оптични изображения. Нашата нова техника позволява по-прецизни измервания на разпределението на праха в сравнение с предишните методи, предлагайки значителен напредък в тази област.
За това изследване използвахме архивни данни на Alma с отворен достъп, натрупани в продължение на няколко години. Това подчертава силата на данните с отворен код, където учените споделят своите открития, и световното сътрудничество за стимулиране на научни пробиви.
Бъдещите наблюдения с космическите телескопи JWST и Euclid допълнително ще картографират разпределението на звездите в далечните предци на днешните елиптични галактики. А Изключително големият телескоп със своето 39-метрово огледало ще предостави безпрецедентни детайли на звездообразуващите ядра в далечни галактики.
Освен това, по-отчетливи наблюдения на газовата динамика с ALma и Много големия телескоп ще разкрият как газът се движи към центровете на галактиките, подхранвайки образуването на звезди и оформяйки галактиките, които виждаме днес.
Annagrazia Puglisi, юбилеен сътрудник по астрофизика, Университет на Саутхемптън
Тази статия е препубликувана от The Conversation под лиценз Creative Commons.
Прочетете оригиналната статия.
Източник: Разговорът | Коментари (0)