Galaktiset tähtisynnytystehtaat käynnistettiin pian alkuräjähdyksen jälkeen

NGC 3324 Tähtien muodostumisalue

La Sillan observatorion 2,2-metrisen MPG/ESO-teleskoopin laajakuvatunnistin on kuvannut tähtien muodostumisalueen nimeltä NGC 3324. Useiden NGC 3324: n massiivisten, sinivalkoisten tähtien voimakas säteily on veistänyt ontelon ympäröivä kaasu ja pöly. (Kuvaluotto: ESO)



Massiiviset galaksit alkoivat tuottaa suuria määriä tähtiä paljon aikaisemmin kuin aiemmin luultiin, mikä saattaa muuttaa käsitystämme maailmankaikkeuden muodostumisesta uuden tutkimuksen mukaan.



Tähtitieteilijät löysivät nämä tähtitehtaat jo miljardi vuotta sen jälkeen Alkuräjähdys , joka sai aikaan maailmankaikkeuden alkamisen noin 13,7 miljardia vuotta sitten.

Havaittujen 26 galaksin joukossa keski-ikä oli 12 miljardia vuotta, mikä tekee niistä vanhimpia tunnettuja galakseja.



'Tämäntyyppiset galaksit, jotka ovat massiivisia pölyisiä galakseja, jotka muodostavat tähtiä - nämä ovat maailmankaikkeuden aktiivisimpia tähtienmuodostuspaikkoja', sanoi Joaquin Vieira, tutkijatohtori Caltechissa Pasadenassa, joka johti tutkimusta, joka julkaistaan Luonto huomenna (14. maaliskuuta). 'Massiivisten galaksien muodostumisen huippu oli miljardi vuotta aiemmin kuin luultiin.' [ Alkuräjähdys nyt 10 helpolla askeleella ]

Tähtien vauvabuumin piirtäminen

Tähdillä oli 'vauvabuumi' maailmankaikkeuden alkuvuosina, kun taas tänään näemme tähtien muodostumisen vähenevän. Nämä varhaiset tähdet - jotka kiihtyivät 10 kertaa nopeammin kuin nykyään - saivat todennäköisesti aikaan runsaasti kylmää kaasua aiempien tutkimusten mukaan.



Vierian ja hänen yhteistyökumppaneidensa tutkimat galaksit 'tähtipurskeet' olivat maailmankaikkeuden alkuaikoina noin tuhat kertaa runsaammat kuin nyt. Tiedemiehillä oli kuitenkin vaikeuksia selvittää, kuinka vanhoja nämä galaksit ovat.

Punaisen siirtymän tai galaksien väistymisnopeuden mittaamisessa syntyi vaikeuksia, koska ne ovat niin täynnä pölyä, että tavanomaisten optisten teleskooppien on vaikea nähdä niitä. Tähtitieteessä kaukaiset ja vanhat galaksit liikkuvat nopeimmin. Nuoremmilla galakseilla on pienempi punasiirtymä.

Uusi kaukoputki on auttanut täyttämään aukon: Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) Chilessä, joka on suunniteltu tutkimaan galaksien ja nuorten tähtien pölyä. Se havaitsee aallonpituudella, joka on hieman lyhyempi kuin radio, mutta pidempi kuin näkyvä valo.



ALMA: ta odottaessaan tutkijat käyttivät Etelämantereen etelänapaista teleskooppia tunnistamaan korkean punaisen siirtymän galaksit. Tämä kaukoputki on suunniteltu katsomaan alkuräjähdyksen jälkeistä hehkua, joka tunnetaan myös kosmisen mikroaaltouunin taustana, mutta se on riittävän herkkä tuomaan esiin mielenkiintoisia ja vanhoja galakseja niiden värin perusteella.

'Olimme odottaneet ALMAa viisi vuotta, joten siihen mennessä, kun se käynnistyi, olimme valmiita täydelliseen lähdeluetteloon', Vieira sanoi.

Taivutusvalo

Tähtitieteilijät käyttivät gravitaatiolinssi , ilmiö, jossa valo 'taipuu' galaksin tai kohteen ympäri kohteen edessä tarkkaillakseen niiden kohteita.

Kun tutkijat käänsivät ALMA: ta kohti galakseja, he havaitsivat, että kaksi niiden punasiirtymistä oli 5,7 - korkein tunnettu mitta mille tahansa tällaiselle galaksille, sijoittaen ne maailmankaikkeuden ensimmäisten miljardien vuosien kuluessa.

Kun havaittujen galaksien mediaani saapui lähes 4: n punasiirtymässä, tähdistöä aiheuttavien galaksien kehitys oli miljardia vuotta aikaisempi kuin aikaisemmin.

'Kun olin lukiossa, ihmiset olivat innoissaan punasiirtymästä 4. Nyt painamme punaista siirtoa 6', Vieira sanoi.

Vaikka on tavallista löytää galakseja punasiirtymässä 8 ja sen jälkeen visuaalisilla aallonpituuksilla, nämä optiset galaksit ovat hyvin heikkoja, Vieira lisäsi.

Millimetrin aallonpituuksilla näkyvät ovat 'absoluuttisia hirviöitä', hän sanoi, koska ne ovat gravitaatiolinssejä ja ne voidaan havaita hyvin yksityiskohtaisesti. Se on tutkimuksen seuraava askel.

Mahdolliset pimeän aineen havainnot

Vieira aikoo piirtää lisää tähtitärähdysgalakseja ALMA: n kanssa tavoitteenaan nostaa luku jopa 100: een saadakseen edustavamman näytteen varhaisesta maailmankaikkeudesta.

Eniten häntä kuitenkin jännittää kuvantamismahdollisuus pimeä aine , salaperäisten asioiden uskotaan muodostavan 80 prosenttia kaikesta maailmankaikkeuden aineesta. ALMA voi päätellä pimeän aineen määrän - joka on havaittavissa vain sen painovoimaisten vaikutusten avulla - gravitaatiolinsseillä.

Tällöin tähtitieteilijät käyttävät kaukana olevan galaksin valoa taustavalona ja tutkivat, kuinka välinen pimeä aine taivuttaa valoa. Valopolku voidaan sitten rekonstruoida, ja tutkijat voisivat kuvata pimeän aineen ja mitata sen ominaisuudet.

ALMA on vieläkin herkempi, kun Vieira käyttää sitä seuraavaksi, kun otetaan huomioon, että tähtitieteilijät viimeistelevät asteittain taulukon rakentamisen.

Siihen aikaan, kun Vieira ja hänen yhteistyökumppaninsa tekivät havaintoja vuonna 2011 ja vuoden 2012 alussa, käytettävissä oli vain 16 antennia. Kun he käyttävät seuraavan kerran ALMA: ta, se on lähempänä 66 antennin täydellistä kokonaisuutta (niitä on nyt saatavana 57, ja loput odotetaan valmistuvan tänä kesänä), mikä lisää näiden varhaisten galaksien tarkkuutta ja herkkyyttä.

Tutkimus koostuu kolmesta artikkelista, jotka kattavat kaksi lehteä: Nature -paperi, joka puhuu tähtiä aiheuttavien galaksien ominaisuuksista, ja kahdessa Astrophysical Journal -lehdessä, jotka tutkivat näiden galaksien punaisen siirtymän jakautumista sekä gravitaatiolinssejä.

Seuraa Elizabeth Howellia @howellspace . Seuraa meitä @Spacedotcom , Facebook tai Google+ . Alunperin julkaistu demokratija.eu .