Galaksije su odavno bile vrlo česte; rodili su zvijezde po stopi najmanje deset puta većoj od današnje.
Zašto? Je li tada bilo još stvari za pravljenje zvijezda? Ili su galaksije tada bile učinkovitije u pravljenju zvijezda? Ili nešto drugo??
Doktorka Linda Tacconi, iz njemačkog Instituta Max-Planck za vanzemaljsku fiziku, vodila je međunarodni tim astronoma kako bi saznali zašto ... a čini se da je odgovor da su mlade galaksije bile napunjene škrgama s plinom.
"Prvi put smo uspjeli otkriti i slikati hladni molekularni plin u normalnim zvijezdama koje formiraju galaksije, koje su karakteristične za tipične masivne populacije galaksija nedugo nakon Velikog praska", rekao je dr. Tacconi.
Izazovna promatranja daju prvi pogled kako su galaksije, točnije hladni plin u tim galaksijama izgledale tek 3 do 5 milijardi godina nakon Velikog praska (ekvivalent kozmološkom crvenom pomaku z ~ 2 do z ~ 1). Čini se da su u ovom dobu galaksije više ili manje neprekidno formirale zvijezde s najmanje deset puta većom brzinom od pojave u sličnim masovnim sustavima u lokalnom Svemiru.
Sada je razumno utvrđeno da su se galaksije formirale od proto-galaksija, koje su se i formirale u lokalnim prekomjernim gustoćama, a dominira hladna tamna tvar - oreoli tamne materije - gdje su se novi neutralni vodik i helij skupljali i hladili. Kroz sudare i spajanja, te neke neprestane akumulacije plina, proto-galaksije su formirale mlade galaksije, nekoliko milijardi godina nakon Velikog praska - ukratko, hijerarhijske formacije.
Detaljna opažanja hladnog plina i njegove distribucije i dinamike imaju ključnu ulogu u rastavljanju složenih mehanizama odgovornih za pretvaranje prvih proto-galaksija u moderne galaksije, poput Mliječne staze. Velika studija udaljenih, svjetlucavih zvijezda koje formiraju galaksije na milimetarskom interferometru Plateau de Bure sada je rezultirala probojem izravnim pogledom na zvijezdu "hranu". Studija je iskoristila velike nedavne pomake osjetljivosti radiometara u opservatoriju kako bi napravili prvo sustavno istraživanje svojstava hladnog plina (praćeno rotacijskom linijom molekule ugljičnog monoksida) normalnih masivnih galaksija kada je svemir bio 40% ( z = 1,2) i 24% (z = 2,3) svoje trenutne dobi. Dosadašnja zapažanja uglavnom su bila ograničena na rijetke, vrlo blistave objekte, uključujući galaksijska spajanja i kvazare. Nova studija umjesto toga pronalazi masivne zvijezde koje formiraju galaksije koje predstavljaju "normalnu" prosječnu populaciju galaksija u ovoj masi i crveni pomak.
"Kada smo pokrenuli program prije otprilike godinu dana", kaže dr. Tacconi, "nismo mogli biti sigurni da ćemo išta otkriti. Ali promatranja su bila uspješna izvan naših najoptimističnijih nada. Uspjeli smo pokazati da su masivne normalne galaksije pri z ~ 1,2 i z ~ 2,3 imale pet do deset puta više plina nego što vidimo u lokalnom Svemiru. S obzirom da su te galaksije formirale plin velikom brzinom tijekom dužih vremenskih razdoblja, to znači da se plin mora neprekidno dopunjavati izbacivanjem iz oreola tamne materije, što je u skladu s nedavnim teorijskim radom. "
Drugi važan rezultat ovih promatranja su prve prostorno riješene slike raspodjele hladnog plina i kretanja u nekoliko galaksija. "Ovo je istraživanje otvorilo vrata za potpuno novi put proučavanja evolucije galaksija", kaže Pierre Cox, direktor IRAM-a. "Ovo je zaista uzbudljivo i ima nas još mnogo toga."
"Ovi fascinantni nalazi pružaju nam važne tragove i ograničenja za teoretske modele nove generacije koje ćemo koristiti detaljnije za proučavanje ranih faza razvoja galaksije", kaže Andreas Burkert, specijalist za stvaranje zvijezda i razvoj galaksija u njemačkoj izvrsnosti Univerzum klastera. "Na kraju će ti rezultati pomoći razumjeti podrijetlo i razvoj našeg Mliječnog puta."
O slici EGS 1305123: Prostorno razlučene optičke i milimetrske slike tipične masivne galaksije u crvenom pomaku z = 1,1 (5,5 milijardi godina nakon Velikog praska). Lijeva slika snimljena je Hubble svemirskim teleskopom u V i I-optičkim pojasevima, kao dio AEGIS istraživanja udaljenih galaksija. Desna slika je sloj emisije CO 3-2 promatrane s PdBI (crvena / žuta boja) nanesenim na I sliku (siva). Po prvi put ova promatranja jasno pokazuju da emisija molekulske linije i optička svjetlost iz masivnih zvijezda prate masivni, rotirajući disk promjera ~ 60.000 svjetlosnih godina. Ovaj je disk slične veličine i strukture kao što se vidi u z ~ 0 diskovnim galaksijama, poput Mliječnog puta. Međutim, masa hladnog plina nalazi se u ovom disku približno je veličine veća nego u tipičnim z ~ 0 diskovnim galaksijama. Ovo objašnjava zašto galaksije s visokim z mogu kontinuirano formirati oko deset puta brže od tipičnih z ~ 0 galaksija.
Izvori: Institut Maxa Plancka za izvanzemaljsku fiziku, Tacconi i sur. (2010), priroda 463, 781 (preprint: arXiv: 1002.2149)
