Astrofizičari konačno imaju odgovore na pitanje kako se formiraju najveće galaksije

Galaksije, kako se formiraju?

Sada, po prvi put, imamo čvrste posmatračke dokaze koji pružaju odgovor. Rezultati su nedavno objavljeni u časopisu Nature.

Galaksije u savremenom Svemiru spadaju u dve široke kategorije. Postoje spiralne galaksije, kao što je naš Mlečni Put, koje su bogate gasom i kontinuirano formiraju zvezde u rotirajućem disku. Tu su i eliptične galaksije, koje su velike i sferne, a ne ravne, slično ragbi lopti.

Ove poslednje ne proizvode nove zvezde, već su dominantne zvezde formirane pre više od 10 milijardi godina.

Formiranje eliptičnih galaksija dugo je bilo teško objasniti kosmološkim modelima koji opisuju evoluciju Svemira od Velikog praska do danas. Jedan od izazova je što se smatralo da se formiranje zvezda u periodu kada su se formirale eliptične galaksije (pre 10 do 12 milijardi godina) dešavalo unutar velikih rotirajućih diskova, sličnih našem Mlečnom Putu.

Kako su, dakle, galaksije promenile oblik od ravnih diskova u trodimenzionalne eliptične galaksije?

Analizom podataka sa Atakama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma), identifikovali smo mesta nastanka velikih eliptičnih galaksija, piše Anagrazija Puglisi, godišnji stipendista iz astrofizike, Univerzitet u Southamptonu u tekstu za The Conversation.

„Otkrili smo da lokalne eliptične galaksije mogu da se formiraju kroz intenzivne i kratkotrajne epizode formiranja zvezda u ranim fazama Svemira, za razliku od toga da počnu kao rotirajući disk i da postepeno postaju eliptične tokom vremena.
Tri Alma antene na visokom platou Chajnantor, na nadmorskoj visini od 5000 metara u Čileu.
Naše istraživanje proučavalo je raspodelu prašine u više od 100 udaljenih galaksija, za koje znamo da su formirale mnogo zvezda u periodu kada je Svemir bio star između 2,2 milijarde i 5,9 milijardi godina.

Prašina ukazuje na prisustvo gasa – materijala od kojeg se formiraju nove zvezde – i omogućava nam da proučimo regione unutar galaksije koji aktivno formiraju nove zvezde.

Koristeći novu posmatračku tehniku, otkrili smo da je prašina u ovim udaljenim galaksijama izuzetno kompaktna i nije ono što smo očekivali od ravnih diskastičnih galaksija. Štaviše, uspeli smo da naslutimo trodimenzionalnu geometriju regija koje emituju prašinu.

Ova analiza ukazuje da su većina ranih galaksija koje su formirale zvezde zapravo bile sferne, a ne u obliku diska. Zapravo, one veoma podsećaju na oblik eliptičnih galaksija koje se nalaze u našoj blizini danas.

Zatim smo koristili kosmološke računarske simulacije kako bismo interpretirali posmatračke rezultate i razumeli fizičke mehanizme koji su mogli uzrokovati da prašina i gas potonu u centre ovih udaljenih galaksija koje su formirale zvezde.

Naša analiza otkriva da simultano delovanje hladnih gasnih struja iz okolnih galaksija zajedno sa interakcijama galaksija i njihovim spajanjima može da gura gas i prašinu u kompaktne jezgre za formiranje zvezda unutar tih galaksija. Simulacije takođe pokazuju da je ovaj proces bio uobičajen u ranom Svemiru, pružajući ključna objašnjenja za brzo formiranje eliptičnih galaksija.

Naši nalazi dodaju ključni deo ovoj slagalici, unapređujući naše razumevanje formiranja i evolucije galaksija.

Nova posmatračka tehnika

Ovo otkriće bilo je moguće zahvaljujući novoj tehnici za analiziranje ALMA posmatranja. Alma podaci se razlikuju od slika koje smo navikli da viđamo sa optičkih teleskopa. Zapravo, Alma funkcioniše tako što kombinuje signale sa više antena koje rade zajedno kao jedan, ogroman teleskop.

Ova tehnika je poznata kao interferometrija, i dok omogućava dobijanje oštrih slika udaljenih galaksija, analiza podataka je složenija od tradicionalnih optičkih slika. Naša nova tehnika omogućava preciznija merenja raspodele prašine u odnosu na prethodne metode, pružajući značajan napredak u ovoj oblasti.

Za ovo istraživanje koristili smo arhivske, slobodno dostupne Alma podatke prikupljene tokom nekoliko godina. Ovo naglašava snagu otvorenih podataka, gde naučnici dele svoja otkrića, i međunarodne saradnje u ostvarivanju naučnih proboja.

Buduća posmatranja sa svemirskih teleskopa JWST i Euclid dodatno će mapirati raspodelu zvezda u udaljenim precima današnjih eliptičnih galaksija. A Extremely Large Telescope, sa svojim 39-metarskim širokim ogledalom, pružiće neviđene detalje o jezgrima koja formiraju zvezde u udaljenim galaksijama.

Pored toga, oštrija posmatranja dinamike gasa sa Alma i Very Large Telescope otkriće kako gas teče prema centrima galaksija, podstičući formiranje zvezda i oblikujući galaksije kakve danas vidimo.“, piše u tekstu.