Các thiên hà từ lâu, rất lâu trước đây rất phong phú; họ đã sinh ra những ngôi sao với tốc độ ít nhất gấp mười lần những gì chúng ta thấy ngày nay.
Tại sao? Có nhiều thứ xung quanh sau đó, để tạo ra các ngôi sao? Hay các thiên hà trở lại sau đó hiệu quả hơn trong việc tạo sao? Hay cái gì khác ??
Tiến sĩ Linda Tacconi, đến từ Đức, nhóm Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, đã dẫn đầu một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế để tìm hiểu lý do tại sao và câu trả lời dường như là các thiên hà trẻ bị nhồi vào khí mang.
Tiến sĩ Tacconi cho biết, lần đầu tiên, chúng tôi đã có thể phát hiện và hình ảnh khí phân tử lạnh trong các thiên hà hình thành sao bình thường, là đại diện cho quần thể thiên hà khổng lồ điển hình ngay sau Vụ nổ lớn.
Các quan sát đầy thách thức mang lại cái nhìn đầu tiên về cách các thiên hà, hay chính xác hơn là khí lạnh trong các thiên hà này, trông chỉ khoảng 3 đến 5 tỷ năm sau Vụ nổ lớn (tương đương với dịch chuyển đỏ vũ trụ z ~ 2 đến z ~ 1). Ở độ tuổi này, các thiên hà dường như đã hình thành các ngôi sao liên tục ít nhiều với tốc độ ít nhất gấp mười lần so với các hệ thống khối lượng tương tự trong Vũ trụ địa phương.
Hiện tại đã có một cách hợp lý rằng các thiên hà hình thành từ các thiên hà nguyên sinh, chúng tự hình thành ở mật độ quá mức cục bộ, bị chi phối bởi vật chất tối lạnh - halos vật chất tối - nơi hydro và helium trung tính mới được thu thập và làm mát. Thông qua các va chạm và sáp nhập, và một số sự tích tụ khí đang diễn ra, các thiên hà nguyên sinh đã hình thành các thiên hà trẻ, vài tỷ năm sau Vụ nổ lớn - trong sự hình thành thứ bậc ngắn.
Các quan sát chi tiết về khí lạnh và sự phân bố và động lực của nó giữ một vai trò quan trọng trong việc tháo gỡ các cơ chế phức tạp chịu trách nhiệm biến các thiên hà nguyên sinh đầu tiên thành các thiên hà hiện đại, như Dải Ngân hà. Một nghiên cứu lớn về các thiên hà hình thành sao phát sáng ở xa tại giao thoa kế milimet Plateau de Bure hiện đã dẫn đến một bước đột phá bằng cách nhìn trực tiếp vào sự hình thành sao thực phẩm Hồi. Nghiên cứu đã tận dụng những tiến bộ lớn gần đây về độ nhạy của máy đo phóng xạ tại đài thiên văn để thực hiện cuộc khảo sát có hệ thống đầu tiên về tính chất khí lạnh (được vạch ra bởi một dòng quay của phân tử carbon monoxide) của các thiên hà lớn bình thường khi Vũ trụ là 40% ( z = 1,2) và 24% (z = 2,3) trong độ tuổi hiện tại của nó. Các quan sát trước đây phần lớn bị hạn chế ở các vật thể hiếm, rất phát sáng, bao gồm các vụ sáp nhập thiên hà và chuẩn tinh. Nghiên cứu mới thay vì theo dõi ngôi sao khổng lồ hình thành đại diện của các thiên hà bình thường, dân số thiên hà trung bình trong khối lượng và phạm vi dịch chuyển đỏ này.
Khi chúng tôi bắt đầu chương trình khoảng một năm trước, thì bác sĩ Tacconi nói, chúng tôi không thể chắc chắn rằng mình thậm chí sẽ phát hiện ra bất cứ điều gì. Nhưng các quan sát đã thành công ngoài hy vọng lạc quan nhất của chúng tôi. Chúng ta đã có thể chứng minh rằng các thiên hà bình thường khổng lồ ở z ~ 1,2 và z ~ 2,3 có lượng khí gấp năm đến mười lần so với những gì chúng ta thấy trong Vũ trụ địa phương. Cho rằng các thiên hà này đang hình thành khí với tốc độ cao trong thời gian dài, điều này có nghĩa là khí phải được bổ sung liên tục bằng cách bồi tụ từ các quầng vật chất tối, phù hợp tuyệt vời với công việc lý thuyết gần đây.
Một kết quả quan trọng khác của những quan sát này là những hình ảnh được phân giải không gian đầu tiên về sự phân bố và chuyển động của khí lạnh trong một số thiên hà. Cuộc khảo sát này đã mở ra cơ hội cho một con đường hoàn toàn mới về nghiên cứu sự phát triển của các thiên hà, theo ông Pierre Cox, giám đốc của IRAM. Đây là điều thực sự thú vị và còn nhiều điều nữa sẽ đến.
Andreas Những phát hiện hấp dẫn này cung cấp cho chúng ta những manh mối và hạn chế quan trọng đối với các mô hình lý thuyết thế hệ tiếp theo mà chúng ta sẽ sử dụng để nghiên cứu các giai đoạn đầu của sự phát triển thiên hà một cách chi tiết hơn, Andreas nói, Andreas Burkert, chuyên gia về sự hình thành sao và sự phát triển của các thiên hà tại Đức. Cụm vũ trụ. Cuối cùng, những kết quả này sẽ giúp tìm hiểu nguồn gốc và sự phát triển của Dải Ngân hà của chúng ta.
Giới thiệu về hình ảnh EGS 1305123: Hình ảnh quang học và milimet được phân giải không gian của một thiên hà khổng lồ điển hình tại dịch chuyển đỏ z = 1.1 (5,5 tỷ năm sau Vụ nổ lớn). Hình ảnh bên trái được chụp bằng Kính viễn vọng Không gian Hubble trong các dải quang V và I, như một phần của khảo sát của AEGIS về các thiên hà xa xôi. Hình ảnh bên phải là lớp phủ phát xạ CO 3-2 được quan sát với PdBI (màu đỏ / vàng) được đặt chồng lên hình ảnh I (màu xám). Lần đầu tiên những quan sát này cho thấy rõ rằng sự phát xạ dòng phân tử và ánh sáng quang học từ các ngôi sao lớn theo dõi một đĩa quay lớn, đường kính ~ 60.000 năm ánh sáng. Đĩa này có kích thước và cấu trúc tương tự như đã thấy trong các thiên hà đĩa z ~ 0, như Dải Ngân hà. Tuy nhiên, khối lượng khí lạnh nằm trong đĩa này lớn hơn một bậc so với các thiên hà đĩa z ~ 0 điển hình. Điều này giải thích tại sao các thiên hà z cao có thể hình thành liên tục với tốc độ gấp khoảng 10 lần so với các thiên hà z ~ 0 điển hình.
Nguồn: Viện Vật lý ngoài Trái đất Max Planck, Tacconi et al. (2010), Thiên nhiên 463, 781 (bản in sẵn: arXiv: 1002,2149)
