Νεώτερα για τους φωτεινότερους γαλαξίες του σύμπαντος. The formation of submillimetre-bright galaxies from gas infall over a billion years

Surface density projection maps of the 250 kpc region around the central submillimetre galaxy for redshifts z ≈ 2–3.

Η βαρύτητα και η έλξη της και όχι οι εκρηκτικές συζεύξεις αστρικών συστημάτων είναι αυτές που ευθύνονται για τους φωτεινότερους γαλαξίες του σύμπαντος, αναφέρει νέα επιστημονική μελέτη, διαψεύδοντας προηγούμενες εκτιμήσεις αστρονόμων.

Η νέα επιστημονική μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο τρέχον τεύχος της επιθεώρησης «Nature», προσφέρει την πληρέστερη μέχρι στιγμής εξήγηση για τη δημιουργία των γιγάντιων αυτών συνονθυλευμάτων άστρων και σκόνης. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι γαλαξίες έλκουν υδρογόνο σε αέρια μορφή, το οποίο αξιοποιούν για τη δημιουργία άστρων. Τα άστρα αυτά αναλογούν σε 2.000 Ήλιους του δικού μας ηλιακού συστήματος τον χρόνο.

Αντίθετα, ο δικός μας Γαλαξίας «παράγει» μόλις ένα άστρο σαν τον Ήλιο του δικού μας συστήματος τον χρόνο. Το έντονο φως αυτών των «υποχιλιοστιαίων γαλαξιών» (SMGs – submillimetre galaxies, ονομάσθηκαν έτσι λόγω του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος που καταλαμβάνουν) είναι σχεδόν αόρατο στο ανθρώπινο μάτι.

«Κάθε τέτοιος γιγάντιος γαλαξίας αναπτύσσεται αντλώντας αέρια από το διαγαλαξιακό διάστημα, σχηματίζοντας άστρα με σταθερό, αλλά ταχύ ρυθμό, για χρονική περίοδο που φθάνει το ένα δισεκατομμύριο χρόνια», λέει ένας από τους συντάκτες της μελέτης, ο δρ Ντεσίκα Ναραγιανάν, του Πανεπιστημίου του Χάφερφορντ στην Πενσυλβάνια των ΗΠΑ. 

Οι γαλαξίες αυτοί χρονολογούνται στις πρώτες ημέρες του σύμπαντος, η ηλικία του οποίου εκτιμάται στα 14 δισ. χρόνια. Οι αστρονόμοι, όμως, διαπίστωσαν την ύπαρξή τους μόλις πριν από 20 χρόνια.

Η φωτεινότητά τους, που είναι χίλιες φορές μεγαλύτερη από εκείνη του δικού μας Γαλαξία, οφείλεται κυρίως στη μαζική παραγωγή άστρων. Ο δρ Ναραγιανάν, όμως, τονίζει ότι η θεωρία αυτή δεν μπορεί να εξηγήσει όλες τις ιδιότητες των υπέρλαμπρων γαλαξιών, όπως το μεγάλο τους μέγεθος, αφού οι ζεύξεις δημιουργούν συνήθως συμπαγείς γαλαξίες.

Σε μία προσπάθεια να επιβεβαιώσουν τη θεωρία τους για την επίδραση της βαρύτητας στον σχηματισμό τέτοιων γαλαξιών, ο δρ Ναραγιανάν και οι συνεργάτες του χρησιμοποίησαν υπερ-υπολογιστές προχωρώντας σε προσομοίωση της δημιουργίας ενός υποχιλιοστιαίου γαλαξία.

Το πείραμα έδειξε ότι οι γαλαξίες αυτοί διογκώνονται προσελκύοντας αέρια, τα οποία χρησιμοποιούνται αργότερα για τη δημιουργία άστρων. Τα άστρα αυτά, με τη σειρά τους, χάρη στο νεαρό της ηλικίας τους, εκπέμπουν πολύ φως.

«Οι γαλαξίες συντελούν συλλογικά στην τοπική φωτεινότητα, καθιστώντας τα συστήματά τους εξαιρετικά φωτεινά», λέει ο δρ Ναραγιανάν.

Προσομοιώσεις

Submillimetre galaxies (SMGs) are some of the most luminous galaxies in the Universe, forming stars at a rate 1,000 times greater than that of the Milky Way. New research suggests that SMGs are not transient events, but long-lasting phases in the evolution of massive galaxies. SMGs intense star-formation rates seem to be fuelled in part by an ample gas reservoir enabled by prior stellar feedback. Credits: Robert Thompson (NCSA), Desika Narayanan.

Οι προσομοιώσεις της ομάδας αστρονόμων υπήρξαν τόσο περίπλοκες, που χρειάσθηκε η συνδρομή χιλιάδων συνδεδεμένων υπολογιστών και περισσότερο από ένας μήνας διαρκούς λειτουργίας τους για την ολοκλήρωση μόλις μέρους των υπολογισμών. Η επιστημονική ομάδα πραγματοποίησε επίσης προσομοιώσεις για να διαπιστώσει τον τρόπο με τον οποίο το φως κινείται μέσα από τους νέους αυτούς γαλαξίες.

«Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων προσέφεραν ένα από τα ακριβέστερα μέχρι στιγμής πρότυπα για μία από τις πιο μυστηριώδεις λειτουργίες του σύμπαντος», λέει ο δρ Ναραγιανάν.

Οι ερευνητές εξεπλάγησαν μάλιστα, όταν διαπίστωσαν ότι, σύμφωνα με τους υπολογισμούς τους, οι υποχιλιοστιαίοι γαλαξίες παραμένουν «υπερ-φωτεινοί» για διάστημα που υπερβαίνει ακόμη και το ένα δισεκατομμύριο χρόνια. Συνήθως, τα υπέρλαμπρα αστρικά φαινόμενα στο σύμπαν αναλώνονται σχετικά σύντομα, χωρίς να υπερβαίνουν τα δέκα εκατομμύρια χρόνια.

Πηγή: www.nature.com