Astronomowie znajdują siostrzaną do Drogi Mlecznej galaktykę we wczesnym Wszechświecie

Międzynarodowy zespół astronomów wykorzystał połączone dane z różnych radioteleskopów do zbadania sposobu powstawania gwiazd w galaktyce, gdy Wszechświat miał mniej niż 30 procent swojego obecnego wieku. Odkryli, że właściwości rezerwuaru gazu cząsteczkowego są podobne do tego z naszej Galaktyki, co nie było do tej pory obserwowane w odległym Wszechświecie. Praca została opublikowana w „Astrophysical Journal Letters”.

Głównym pytaniem w badaniach nad galaktykami jest sposób powstawania gwiazd, jak wydajna jest przemiana zimnego gazu w gwiazdy. Jak dotąd, galaktyki we wczesnym Wszechświecie wydają się tworzyć gwiazdy w inny sposób niż obserwowany w naszej Galaktyce, co jest zastanawiające. Aby rzucić światło na tę kwestię, zimny gaz molekularny – paliwo do formowania się gwiazd – jest obserwowany za pomocą radioteleskopów.

Ze względu na właściwości fizyczne wodoru molekularnego (H₂), nie może on być obserwowany w reżimie radiowym, ale można go śledzić za pomocą cząsteczki tlenku węgla (CO). I tego właśnie dokonał zespół kierowany przez Nikolausa Sulzenauera, doktoranta w Instytucie Radioastronomii Maxa Plancka.

Najpierw naukowcy wybrali galaktykę, której jasność jest zwiększana przez soczewkowanie grawitacyjne przez sąsiednią gromadę galaktyk. Następnie wyszukali archiwalne zdjęcia z misji kosmicznych badających w podczerwieni, w połączeniu z obrazowaniem Kosmicznego Teleskopu Hubble’a.

Odkryta galaktyka jest silnie wzmocniona, około 10-krotnie, przez co jej morfologia jest zniekształcona i przypomina konika morskiego. Dlatego jej przydomek to Kosmiczny Konik Morski – wyjaśnia Sulzenauer, który przeprowadził te badania w ramach pracy magisterskiej na Uniwersytecie Wiedeńskim, pod nadzorem badacza IAC Helmuta Dannerbauera, który również jest autorem pracy w „Astrophysical Journal Letters”.

Naukowcy oszacowali odległość tej galaktyki na 9,6 miliardów lat dzięki obserwacjom linii tlenku węgla za pomocą 30-metrowego radioteleskopu Instituto de Radioastronomía Milimétrica (IRAM) znajdującego się w Sierra Nevada. W połączeniu z obserwacjami na 40-metrowym radioteleskopie Yebes, znajdującym się w Yebes, 50 km na północny wschód od Madrytu, można było również uzyskać informacje o fizycznych właściwościach paliwa do formowania się gwiazd poprzez obserwacje kilku linii gazu cząsteczkowego.

Dzięki analizie zimnego gazu cząsteczkowego naukowcy stwierdzili obecność niewidzianego dotychczas mechanizmu formowania się gwiazd w kosmicznym południu, szczytowej epoce formowania się gwiazd i aktywności czarnych dziur we Wszechświecie. Nasze badania wykazały, że jest to tak zwana galaktyka ciągu głównego, z powoli ewoluującymi procesami gwiazdotwórczymi w epoce największego powstawania gwiazd we Wszechświecie dodaje Bodo Ziegler z Uniwersytetu Wiedeńskiego i współautor artykułu.

Wydaje się, że jest to brakujące ogniwo pomiędzy układami o wysokim i niskim współczynniku tworzenia gwiazd, takim jak Kosmiczny Konik Morski – wyjaśnia Anastasio Díaz Sánchez z Universidad Politécnica de Cartagena, który również brał udział w badaniu. Podobnie Susana Iglesias Groth, badaczka IAC i współautorka artykułu, podkreśla znaczenie tego odkrycia, biorąc pod uwagę trudność w badaniu tego typu galaktyk: Bez soczewkowania grawitacyjnego niemożliwe byłoby wykrycie takiej galaktyki, o spokojnej aktywności gwiazdotwórczej, za pomocą tych dużych teleskopów.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej informacji:

• Astronomers find Milky Way analogue galaxy in the early universe
• Milky Way–like Gas Excitation in an Ultrabright Submillimeter Galaxy at z = 1.6

Źródło: IAC

Na ilustracji: Zbliżenie na Kosmicznego Konika Morskiego w świetle widzialnym i bliskiej podczerwieni. Źródło: ESA/Hubble.