Naukowcy wykrywają rurociągi zimnego gazu zasilające wczesne, masywne galaktyki
Galaktyki potrzebują zimnego gazu aby powstały i by mogły ulec grawitacyjnemu zapadaniu. Im większa galaktyka, tym więcej zimnego gazu potrzebuje do złączenia i wzrostu.
Masywne galaktyki znajdujące się we wczesnym Wszechświecie potrzebowały bardzo dużo zimnych gazów molekularnych o łącznej masie nawet 100 miliardów mas Słońca.
Jednak skąd te wczesne, olbrzymie galaktyki dostały tyle zimnego gazu, gdy były uwięzione w cieplejszym otoczeniu?
W nowym badaniu zespół astronomów donosi o bezpośrednich, obserwacyjnych dowodach na istnienie strumieni zimnego gazu, które ich zdaniem zaopatrują te wczesne, masywne galaktyki. Wykryli rurociągi zimnego gazu, które przecinały gorącą atmosferę w halo ciemnej materii wczesnej masywnej galaktyki, dostarczając tej galaktyce materię niezbędną do formowania gwiazd.
Około dwie dekady temu fizycy pracujący nad symulacjami wysunęli teorię, że we wczesnym Wszechświecie włókna kosmiczne przenosiły zimny gaz i zarodkowe galaktyki o kształcie węzłów do halo ciemnej materii, gdzie wszystkie skupiały się, tworząc masywne galaktyki. Teoria zakłada, że włókna musiałyby być wąskie i gęsto wypełnione zimnym gazem, aby uniknąć oderwania się od cieplejszej otaczającej atmosfery.
Ale teorii brakowało bezpośrednich dowodów. W tym badaniu naukowcy zbadali obszar gazowy otaczający masywną galaktykę powstałą, gdy Wszechświat miał około 2,5 miliarda lat, czyli zaledwie 20% swojego obecnego wieku. Galaktyka nie była wcześniej badana i zespół potrzebował pięciu lat, aby określić jej dokładną lokalizację i odległość (poprzez badanie przesunięcia ku czerwieni). Zespół potrzebował specjalnie wyposażonego obserwatorium ALMA, ponieważ otoczenie docelowej galaktyki jest tak zapylone, że można je zobaczyć jedynie w submilimetrowym zakresie widma elektromagnetycznego.
Co istotne, naukowcy zlokalizowali dwa kwazary w tle, które są rzutowane w niewielkich odległościach kątowych od docelowej galaktyki. Dzięki tej unikalnej konfiguracji światło kwazarów przenikające gaz halo galaktyki pierwszego planu pozostawiło chemiczne „odciski palców”, które potwierdziły istnienie wąskiego strumienia zimnego gazu.
Owe chemiczne odciski palców pokazały, że gaz w strumieniach ma niskie stężenie ciężkich pierwiastków, takich jak aluminium, węgiel, żelazo i magnez. Ponieważ pierwiastki te powstają, gdy gwiazda wciąż świeci i są uwalniane do otaczającego środowiska gdy umiera, naukowcy ustalili, że strumienie zimnego gazu muszą napływać z zewnątrz, a nie być wyrzucane z samej galaktyki tworzącej gwiazdy.
„Wśród 70 000 galaktyk gwiazdotwórczych w naszym badaniu, jest to jedna związana z dwoma kwazarami, które są wystarczająco blisko niej, aby zbadać gaz halo. Co więcej, oba kwazary są rzutowane po tej samej stronie galaktyki, dzięki czemu ich światło może być blokowane przez ten sam strumień w dwóch różnych odległościach kątowych. Czuję się więc niezwykle szczęśliwy, że natura dała nam możliwość wykrycia tej głównej arterii prowadzącej do serca fenomenalnej galaktyki w okresie jej dojrzewania” – mówi Hai Fu, profesor nadzwyczajny na Wydziale Fizyki i Astronomii Iowa oraz główny autor badania.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
