Unga galaxer växer genom att suga in omgivande gas och använda den som bränsle för att skapa nya stjärnor. Det har astronomer lyckats bevisa tack vare nya observationer gjorda med ESO:s VLT-teleskop. Det förklarar en av astrofysikens gåtor: varför ökade galaxernas vikt så dramatiskt under de första miljarder åren efter Big Bang. Forskningsresultaten presenteras i veckans nummer av tidskriften Nature.
Genom att med kraftfulla teleskop och spektrografer noggrant dela upp det svaga ljuset från en avlägsen galax i dess olika färger kan astronomer identifiera signaturerna av olika kemiska föreningar mäta halten av tunga grundämnen. Med den tredimensionella spektrografen SINFONI på VLT kan astronomerna få ut ännu mer information eftersom den kan observera ett spektrum för olika delar av objektet på samma gång. Detta gör det möjligt att skapa en karta över mängden av tunga grundämnen som finns i olika delar av en galax och dessutom avgöra var i galaxen det bildas mest stjärnor.
De allra första galaxerna bildades innan universum hade funnits i en miljard år och var mycket mindre än de gigantiska stjärnsamlingar ‒ som till exempel Vintergatan ‒ som är vanliga nu för tiden. På något sätt har alltså galaxers medelstorlek ökat när universum utvecklats. Galaxer krockar ofta med varandra och när detta händer är det vanligt att de smälter samman till större system. Denna process är visserligen ett viktigt sätt för galaxer att bli större, men forskare tror att det också finns ett annat sätt.
Ett europeiskt forskarlag av astronomer använde ESO:s VLT-teleskop för att testa den annorlunda idén att unga galaxer också kan växa genom att suga in strömmar av kallt väte och helium och ur gasflödet bilda nya stjärnor.
Giovanni Cresci (Osservatorio Astrofisico di Arcetri) leder teamet bakom upptäckten.
‒ De nya resultaten från VLT är de första direkta bevisen på att den här uppfångningen av den primitiva gasen verkligen hände och att tillräckligt mycket fångades upp för att livlig stjärnbildning skulle sätta igång. De visar också att denna process var viktig för hur stora galaxer kunde växa till sig i det tidiga universum, säger han till ESO.
Upptäckten kommer att påverka vår förståelse för hur universum har utvecklats från den stora smällen till nu.
Forskarlaget började med att välja ut tre mycket avlägsna galaxer för att se om de kunde finna bevis för att den primitiva gasen i galaxernas omgivning strömmade in i galaxerna och därmed fick nya stjärnor att födas. De valde galaxerna noggrant för att säkerställa att de inte var störda av tyngdkrafter från närliggande galaxer. De utvalda galaxerna var jämnt roterande och skivformade, precis som vår egen Vintergata. Observationerna visade dem vid en tidpunkt då universum var två miljarder år gammalt (det motsvarar en ungefärlig kosmologisk rödförskjutning på tre).
I universum av idag har galaxer egenskapen att tunga grundämne är vanligare i mitten än i deras utkanter. Men när Crescis forskarlag kartlade de utvalda galaxerna med instrumentet SINFONI på VLT så kunde de se något mycket spännande. I alla tre galaxerna fanns det ett område, helt nära mitten, där kraftfull stjärnbildning pågick men där det var brist på tunga grundämnen. Detta tydde på att det var den primitiva gasen i galaxens omgivning - där tunga grundämnen saknas - som ligger bakom stjärnbildningen. Observationen gav forskarna ett otvetydigt bevis för att unga galaxer kan fånga upp primitiv gas och använda den till att skapa nya generationer av stjärnor.
‒ Projektet hade varit omöjligt att utföra utan en enastående prestation av SINFONI på VLT. SINFONI har öppnat ett nytt fönster genom vilket vi kan studera kemiska egenskaper hos avlägsna galaxer. Utöver att förse oss med information om de två rumsdimensionerna, kan SINFONI ge oss tillgång till en tredje, spektral, dimension, där vi kan se hur gasen rör sig inuti galaxer och studera dess kemiska sammansättning, avslutar Giovanni Cresci.
SINFONI är en tredimensionell spektrograf med vars hjälp astronomerna kan få ut mer information eftersom instrumentet kan observera ett spektrum för olika delar av ett objekt på samma gång. Det gör det möjligt att skapa en karta över mängden av tunga grundämnen som finns i olika delar av en galax och dessutom avgöra var i galaxen det bildas mest stjärnor.
Källa: ESO.
