Галактики давным-давно были очень плодовиты; они рожали звезды со скоростью, по крайней мере, в десять раз превышающей ту, которую мы видим сегодня.
Почему? Было ли там что-то еще, чтобы делать звезды? Или галактики тогда были более эффективными в создании звезд? Или что-то другое??
Доктор Линда Таккони из немецкого Института Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, возглавляла международную команду астрономов, чтобы выяснить, почему ... и ответ, как представляется, заключается в том, что молодые галактики были заполнены газом.
«Мы впервые смогли обнаружить и отобразить холодный молекулярный газ в обычных галактиках, образующих звезды, которые представляют типичные массивные массивы галактик вскоре после Большого взрыва», - сказал д-р Таккони.
Сложные наблюдения дают первое представление о том, как галактики, или, точнее, холодный газ в этих галактиках, выглядели всего через 3–5 миллиардов лет после Большого взрыва (что эквивалентно космологическому красному смещению от z ~ 2 до z ~ 1). В этом возрасте галактики, по-видимому, образовывали звезды более или менее непрерывно, по крайней мере, в десять раз быстрее, чем в подобных массовых системах в локальной вселенной.
В настоящее время достаточно точно установлено, что галактики образовались из протогалактик, которые сами сформировались в локальных сверхплотностях, в которых преобладает холодная темная материя - гало темной материи - где недавно нейтральный водород и гелий собирались и охлаждались. Из-за столкновений и слияний, а также из-за продолжающегося накопления газа, протогалактики образовали молодые галактики спустя несколько миллиардов лет после Большого взрыва, короче говоря, иерархическую структуру.
Подробные наблюдения за холодным газом, его распределением и динамикой играют ключевую роль в распутывании сложных механизмов, ответственных за превращение первых протогалактик в современные галактики, такие как Млечный путь. Основное исследование далеких светящихся звездообразующих галактик на миллиметровом интерферометре Плато де Буре в настоящее время привело к прорыву благодаря непосредственному взгляду на «пищу» звездообразования. В исследовании использовались основные недавние достижения в чувствительности радиометров в обсерватории для проведения первого систематического обзора свойств холодного газа (отслеживаемых линией вращения молекулы монооксида углерода) нормальных массивных галактик, когда Вселенная составляла 40% ( z = 1,2) и 24% (z = 2,3) его нынешнего возраста. Предыдущие наблюдения были в основном ограничены редкими, очень светящимися объектами, включая слияния галактик и квазары. Вместо этого в новом исследовании прослеживаются массивные звездообразующие галактики, представляющие «нормальную», среднюю популяцию галактик в этом диапазоне масс и красных смещений.
«Когда мы запустили программу около года назад, - говорит д-р Таккони, - мы не могли быть уверены, что мы вообще что-то обнаружим. Но наблюдения оказались успешными за пределами наших самых оптимистичных надежд. Мы смогли продемонстрировать, что в массивных нормальных галактиках при z ~ 1.2 и z ~ 2.3 было в пять-десять раз больше газа, чем мы видим в локальной Вселенной. Учитывая, что эти галактики образовывали газ с высокой скоростью в течение длительных периодов времени, это означает, что газ должен непрерывно пополняться за счет аккреции из гало темной материи, что прекрасно согласуется с недавней теоретической работой ».
Другим важным результатом этих наблюдений являются первые пространственно разрешенные изображения распределения холодного газа и движений в нескольких галактиках. «Это исследование открыло дверь для совершенно нового пути изучения эволюции галактик», - говорит Пьер Кокс, директор IRAM. «Это действительно захватывающе, и это еще не все».
«Эти увлекательные результаты дают нам важные подсказки и ограничения для теоретических моделей следующего поколения, которые мы будем использовать для более подробного изучения ранних фаз развития галактик», - говорит Андреас Буркерт, специалист по образованию звезд и эволюции галактик в немецком Excellence. Кластер Вселенной. «В конечном итоге эти результаты помогут понять происхождение и развитие нашего Млечного Пути».
Об изображении EGS 1305123: пространственно разрешенные оптические и миллиметровые изображения типичной массивной галактики с красным смещением z = 1,1 (5,5 миллиардов лет после Большого взрыва). Левое изображение было получено космическим телескопом Хаббла в V- и I-оптических диапазонах, как часть обзора AEGIS далеких галактик. Правое изображение является наложением излучения CO 3-2, наблюдаемого с PdBI (красный / желтый цвета), наложенным на I-изображение (серый). Впервые эти наблюдения ясно показывают, что излучение молекулярной линии и оптический свет от массивных звезд отслеживают массивный вращающийся диск диаметром ~ 60 000 световых лет. Этот диск похож по размеру и структуре, как видно из галактик диска z ~ 0, таких как Млечный Путь. Однако масса холодного газа в этом диске примерно на порядок больше, чем в типичных z ~ 0 дисковых галактиках. Это объясняет, почему галактики с высоким z могут образовываться непрерывно примерно в десять раз быстрее, чем типичные галактики с z ~ 0.
Источники: Институт внеземной физики Макса Планка, Tacconi et al. (2010), Nature 463, 781 (препринт: arXiv: 1002.2149)
