När vi tittar upp på natthimlen utanför den ljusa staden, kan vi se en bländande mängd stjärnor och galaxer. Även om gas utgör mindre än 1% av ämnet i universum, "är det gasen som driver galaxens utveckling, inte tvärtom," säger Felix "Jay" Lockman från National Radio Astronomy Observatory (NRAO).
Med radioteleskop och undersökningar som Green Bank Telescope (GBT) i West Virginia, Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) och Arecibo Legacy Fast ALFA (ALFALFA) undersökning, lär Lockman och andra astronomer mer om rollen av gas i galaxbildning. De presenterade sina resultat vid det årliga American Association for the Advancement of Science (AAAS) i San Jose.
Även om vi har en utmärkt bild av vår del av Vintergatan, och vi kan säga att den har en skivformad struktur - det är ju dess namn, är det inte så enkelt att studera hur galaxen bildades. Lockman beskrev situationen med en analogi: om du försökte förstå hur ditt eget hus byggdes utan att lämna det, skulle du titta och lyssna i hela huset och du skulle titta ut genom fönstret för att lära dig vad du kan från dina grannars hem. Andromeda är Vintergatens största granne, och de har båda "satellit" -galaxer som reser runt dem, av vilka vissa verkar ha gas.
Dessutom hittade Lockman och hans kollegor gasmoln mellan Andromeda och en av dess satelliter, Triangulum, som kan vara en "källa till bränsle för framtida stjärnbildning" för galaxerna. Som ett dramatiskt exempel på höghastighetsmoln presenterade Lockman nya GBT-bilder av Smith Cloud, som först upptäcktes 1963 av en student i Nederländerna. Smith Cloud är en nykomling i Vintergatan och kan ge tillräckligt med gas för att bilda en miljon stjärnor och solsystem. Baserat på hastigheten och banan, "vi tänker på några miljoner år, stänk!" när det kolliderar med vår galax.
Kartik Sheth, en annan forskare vid NRAO, fortsatte med en beskrivning av astronomernas nuvarande kunskapstillstånd om montering av skiv- och spiralgalaxer, av vilka Vintergatan och Andromeda endast är två exempel. Spiralgalaxer har vanligtvis många gasmoln som bildar nya stjärnor, ofta benämnda stellar plantskolor, och nu med ALMA, "ett fantastiskt teleskop på 16 500 ft höjd," studerar Sheth och hans kollegor dem mer i detalj.
I synnerhet presenterade Sheth nyligen publicerade resultat av Adam Leroy i Astrophysical Journal, där de undersöker stjärnbildande moln i hjärtat av den närliggande starburst galaxen, Sculptor, för att studera "fysiken i hur gas omvandlades till stjärnor." Sculptor och andra starbursts bildar stjärnor i en hastighet cirka 1 000 gånger snabbare än typiska spiralgalaxier som Vintergatan. ”Endast med ALMA kan vi faktiskt göra observationer som denna” av föremål utanför vår galax. Genom att jämföra koncentrationen och fördelningen av tio gasmoln i Sculptor finner de att molnen är mer massiva, tio gånger tätare och mer turbulenta än liknande moln i mer typiska galaxer. På grund av tätheten hos dessa stjärna plantskolor kan de bilda stjärnor mycket mer effektivt.
Andra astronomer vid AAAS-mötet, som Claudia Scarlata (University of Minnesota) och Eric Wilcots (University of Wisconsin), presenterade en större bild av hur spiralgalaxier kolliderar med varandra för att bilda mer massiva elliptiska formade galaxer. Dessa galaxer verkar vanligtvis äldre och har slutat bilda stjärnor, men de kan växa genom att "smälta samman" med en angränsande galax i sin grupp. "Jag kommer att hävda att de flesta galaxomvandlingar sker i grupper," säger Wilcots. I en artikel baserad på ALFALFA-data som publicerats i Astronomical Journal, Kelley Hess och Wilcots hittar gasrika galaxer fördelade främst i utkanten av grupper, och därför tenderar dessa system att växa inifrån och ut.
I en besläktad fråga diskuterade både Priyamvada Natarajan (Yale-universitetet) och Scarlata hur utvecklingen av massiva svarta hål i galaxernas centrum verkar vara relaterad till galaxens hela, när astronomer följer dem från "vagga till vuxen ålder. ” Natarajan förklarade särskilt hur mogna galaxers svarta hål kan värma gasen i en galax och driva gasutflöden och därmed förhindra fortsatt stjärnbildning i galaxen.
Slutligen ser astronomer fram emot mycket mer kommande banbrytande forskning om gas i galaxer. Ximena Fernández (Columbia University) beskrev COSMOS HI Large Extragalactic Survey (CHILES) av vätgas i galaxer med Very Large Array. De har hittills genomfört en pilotundersökning där de hittills har uppnått den mest avlägsna detektionen av en galax som innehåller gas. De planerar att kika ännu längre in i det avlägsna förflutet än tidigare undersökningar och förväntar sig att upptäcka gas i 300 galaxer upp till 5 miljarder ljusår bort - 250 gånger längre än galaxen som observerats av Leroy.
Fernández beskrev också MeerKAT, ett radioteleskop under uppbyggnad i Sydafrika, och Deep Investigation of Neutral Gas Origins (DINGO) i Australien, som båda kommer att fungera som föregångare för Square Kilometer Array på 2020-talet. Dessa nya teleskop kommer att ge astronomernas allt mer komplexa bild av galaxernas bildning och utveckling.
