Przejdź do treści

ALMA: tajemniczy ciemni przodkowie masywnych galaktyk eliptycznych

ALMA zidentyfikowała 39 słabych galaktyk

Naukowcy prowadzący obserwacje z udziałem sieci anten ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) odkryli 39 olbrzymich galaktyk, których nie dostrzeżono wcześniej nawet przez słynny Teleskop hubble’a. Te wyjątkowo słabo świecące galaktyki ukazują nam głęboki obraz Wszechświata docierający z odległości aż 10 miliardów lat świetlnych.

Nieoczekiwanie odkryte galaktyki są przy tym 10 razy bardziej liczne niż galaktyki o podobnych masach, ale jasno świecące w paśmie widzialnym, odkryte przez Teleskop Hubble’a. Zespół naukowy uważa, że te słabe galaktyki są przodkami masywnych galaktyk eliptycznych, jakie egzystują we współczesnym Wszechświecie. Ale, co ciekawe, żadna z głównych teorii ewolucji Wszechświata nie przewiduje występowania aż tak bogatej populacji gwiazdotwórczych, ciemnych, i masywnych galaktyk. Nowe wyniki z sieci ALMA podważają zatem nasze obecne zrozumienie wczesnego Wszechświata. Praca na ten temat została opublikowana w najnowszym numerze czasopisma Nature.

Zdaniem naukowców już wcześniejsze badania wskazywały na istnienie wyjątkowo aktywnych galaktyk gwiazdotwórczych we wczesnym Wszechświecie, ale ich populacja była dość ograniczona. Formowanie się gwiazd w “ciemnych” galaktykach, które teraz zidentyfikowano, jest mniej intensywne, ale są one za to 100 razy liczniejsze niż ekstremalne galaktyki gwiazdotwórcze. Ważne jest zatem zbadanie tak ważnego elementu historii Wszechświata i tak ciekawego stadium w ewolucji galaktyk.

Główny autor pracy i jego zespół w swych obserwacjach celowali w trzy submilimetrowe pasma obserwacji sieci ALMA, by lepiej podejrzeć głęboki Wszechświat pokazany nam wcześniej przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a: tzw. pola CANDELS. Zespół odkrył wówczas 63 wyjątkowo poczerwienione obiekty na zdjęciach w podczerwieni wykonanych przez Teleskop Spitzera, były one jednak zbyt czerwone, aby można je było wykryć za pomocą Teleskopu Hubble’a. Z kolei ograniczona rozdzielczość przestrzenna Teleskopu Spitzera uniemożliwiała astronomom zidentyfikowanie ich natury.

Ale ALMA wykryła emisję na fali submilimetrowej w przypadku 39 z 63 tych wyjątkowo czerwonych obiektów. Dzięki wysokiej rozdzielczości i czułości anten sieci potwierdziło się, że są one faktycznie masywnymi galaktykami gwiazdotwórczymi, które wytwarzają gwiazdy 100 razy wydajniej niż Droga Mleczna. Galaktyki te reprezentują według astronomów ogół masywnych galaktyk, jakie we Wszechświecie istniały mniej więcej 10 miliardów lat temu, z których jednak większość dotychczas była pomijana we wcześniejszych badaniach.

Ze swoim wysokim tempem formowania gwiazd galaktyki wykryte przez ALMA prawdopodobnie przekształciły się w pierwszą populację masywnych galaktyk eliptycznych utworzonych we wczesnym Wszechświecie. I tu pojawia się pewien problem, bowiem są one zaskakująco liczne. Naukowcy oszacowali, że ich gęstość odpowiada aż 530 obiektom na stopień kwadratowy na niebie. Ta gęstość znacznie przewyższa przewidywania wynikające z modeli teoretycznych i symulacji komputerowych. Ponadto, zgodnie z szeroko akceptowanym dziś modelem Wszechświata z określonym typem ciemnej materii, uformowanie się tak dużej liczby masywnych obiektów w tak wczesnej fazie życia Wszechświata musiało być dosyć trudne. Wyniki uzyskane przez sieć ALMA podważają więc nasze obecne rozumienie ewolucji całego kosmosu.

Odkrycie tej dużej liczby masywnych, ciemnych galaktyk bezpośrednio może świadczyć także na rzecz bardzo wczesnego gromadzenia się masywnych galaktyk w początkach istnienia Wszechświata. Bardziej szczegółowe obserwacje z ALMA i Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba są zdaniem autorów pracy niezbędne, aby uzyskać dalszy wgląd w naturę tych galaktyk.

Czytaj więcej:

 

Źródło: ALMA

Na zdjęciu: ALMA zidentyfikowała 39 słabych galaktyk, których nie widać nawet przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a. Ten przykładowy obraz pokazuje porównanie obserwacji z Hubble'a i z sieci ALMA. Kwadraty ponumerowane od 1 do 4 to lokalizacje słabych galaktyk niewidoczne na zdjęciu z Hubble'a. Źródło: University of Tokyo / CEA / NAOJ.