En megafusion av massiva galaxer fångade i lagen

Pin
Send
Share
Send

Trots att rymdskeppet har uttömt sin tillförsel av flytande heliumkylvätska som är nödvändig för att observera det avlägsna universumets infraröda energi, är data som samlats in av ESA: s Herschel-rymdobservatorium fortfarande hjälper till att upptäcka kosmiska mysterier - till exempel hur tidiga elliptiska galaxer växte så stora så snabbt, fylla upp med stjärnor och sedan, ganska plötsligt, stänga av stjärnbildningen helt och hållet.

Nu har forskare hittat information som ursprungligen samlats in av Herschel och sedan undersökt närmare med flera andra rymd- och markbaserade observatorier, en "saknad länk" i utvecklingen av tidiga elliptiska ämnen: en enorm stjärnsknabb sammanslagning av två massiva galaxer, fångade i lagen när universum var bara 3 miljarder år gammal.

Det har varit ett långvarigt kosmologiskt förhållande: hur bildades massiva galaxer i det tidiga universum? Observationer av avlägsna stora elliptiska galaxer fulla av gamla röda stjärnor (och få ljusa, unga) som fanns när universumet bara var några miljarder år gammal stämmer inte överens med hur sådana galaxer en gång troddes bildas - nämligen genom gradvis ansamling av många mindre dvärg galaxer.

Men en sådan process skulle ta tid - mycket längre än några miljarder år. Så ett annat förslag är att massiva elliptiska galaxer kunde ha bildats genom kollision och sammanslagning av stora galaxer, var och en full av gas, damm och nya stjärnor ... och att sammanslagningen skulle leda till en frenad bildning av ännu fler stjärnor.

Undersökning av en ljus region som först hittades av Herschel, kallad HXMM01, har identifierat en sådan sammanslagning av två galaxer, 11 miljarder ljusår långt borta.

De enorma galaxerna är förbundna med en gasbron och var och en har en stjärnmassa på cirka 100 miljarder solar - och de lekar nya stjärnor med en otrolig hastighet på cirka 2 000 per år.

"Vi tittar på en yngre fas i dessa galaxers liv - en tonåring av aktivitet som inte kommer att pågå mycket länge," sade Hai Fu från University of California i Irvine, huvudförfattare till en ny studie som beskriver resultaten .

Gömd bakom stora moln av kosmiskt damm tog det Herschels värmesökande ögon till och med för att upptäcka HXMM01.

"Dessa sammanslagna galaxer spricker av nya stjärnor och är helt dolda av damm," sa medförfattaren Asantha Cooray, också vid University of California i Irvine. "Utan Herschels långtinfraröddetektorer skulle vi inte ha kunnat se igenom dammet till handlingen som äger rum."

Herschel såg först den kolliderande duon i bilder tagna med längre våglängd infrarött ljus, som visas på bilden ovan på vänster sida. Uppföljningsobservationer från många andra teleskoper hjälpte till att bestämma den extrema grad av stjärnbildning som äger rum i fusionen, liksom dess otroliga massa.

Bilden till höger visar en närbild med de sammanslagna galaxerna cirklade. De röda uppgifterna kommer från Smithsonian Astrophysical Observatory's Submillimeter Array ovanpå Mauna Kea, Hawaii, och visar dammtäckta områden i stjärnbildningen. De gröna uppgifterna från National Radio Astronomy Observatory's Very Large Array nära Socorro, N.M., visar kolmonoxidgas i galaxerna. Dessutom visar det blå stjärnljuset.

Även om galaxerna i HXMM01 producerar tusentals fler stjärnor varje år än vad vår egen mjölkväg gör, är en sådan hög stjärnbildningsfrekvens inte hållbar. Gasbehållaren i systemet kommer snabbt att bli uttömd, släcka ytterligare stjärnbildningen och leda till en åldrande befolkning av svala, röda stjärnor med låg massa - effektivt "stänga av" stjärnbildningen, som vad som har varit bevittnat i andra tidiga elliptiska ämnen.

Dr. Fu och hans team uppskattar att det kommer att ta ungefär 200 miljoner år att konvertera all gas till stjärnor, med sammanslagningsprocessen avslutad inom en miljard år. Slutprodukten kommer att vara en massiv röd och död elliptisk galax med cirka 400 miljarder solmassor.

Studien publiceras i den 22 maj onlineutgåvan av Natur.

Läs mer om ESA Herschel nyhetsmeddelande här, samt på NASA-webbplatsen här. Kolla också in en animering av den galaktiska fusionen nedan:

Huvudbildkredit: ESA / NASA / JPL-Caltech / UC Irvine / STScI / Keck / NRAO / SAO

Pin
Send
Share
Send