Galaxy-sammanslagningar är inte särskilt sällsynta, men de är viktiga händelser. Inte bara för de galaxer som är inblandade utan också för forskare som försöker slå ihop hur galaxer utvecklas. Nu har astronomer som använder ALMA hittat det tidigaste exemplet ännu på sammanslagning av galaxer.
Paret i kombination av galaxer i fråga kallas B14-65666, ett otåligt namn, men vetenskapligt användbart. (För tillfället kommer vi att hänvisa till det som "objektet.") Objektet är 13 miljarder ljusår bort, i konstellationen Sextans. Det betyder att det ljus vi ser nu lämnade föremålet för 13 miljarder år sedan, strax efter universums början.
Det är inte första gången det här objektet har upptäckts. Tidigare såg Hubble detta objekt, men det verkade för Hubble som två separata föremål, troligen stjärnkluster. Men teamet som använder Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), kanske världens mest känsliga radioteleskop, har visat att objektet i själva verket är två sammanslagna galaxer för 13 miljarder år sedan.
Resultaten av dessa nya observationer publiceras i Publications of the Astronomical Society of Japan den 18 juni 2019. Namnet på uppsatsen är “Big Three Dragons”: az = 7.15 Lyman Break Galaxy Detected in [OIII] 88 um, [CII ] 158 um och Dust Continuum med ALMA. ” Studiens huvudförfattare är Takuya Hashimoto från Waseda University, Japan.
När Hubble tittade på objektet var det begränsat till det ultravioletta spektrumet. Med den begränsningen tycktes objektet vara två stjärnkluster, en i nordöstra och en i sydväst. Men när Hashimoto och hans team använde Almas makt för att studera föremålet såg de något annat: de berömda fingeravtryck av kemiska element.
ALMA kunde se radiovågutsläppen av kol, syre och damm i föremålet. Upptäckten av dessa tre signaler var nyckeln till att låsa upp objektets natur.
Analys visade att objektet verkligen har två delar, precis som Hubble såg. Men signalerna från kol, syre och damm tillförde ytterligare ett lager information om objektet, tack vare ALMA. Det visade att medan de två klumparna är distinkta, bildar de ett enda system. Varje klump rör sig med en annan hastighet, vilket visar att de är två galaxer som går samman.
"Med rik information från ALMA och HST, i kombination med avancerad dataanalys, kunde vi sätta ihop bitarna för att visa att B14-65666 är ett par sammanslagande galaxer i universumets tidigaste era", förklarar Hashimoto i ett pressmeddelande. "Upptäckt av radiovågor från tre komponenter i ett så avlägset objekt visar ALMA: s höga förmåga att undersöka det avlägsna universum."
Enligt studien är föremålet nu det tidigaste kända exemplet på en galaxfusion. Forskarna uppskattade också den totala stjärnmassan för B14-65666 som mindre än 10% av Vintergatan. Detta innebär att objektet befinner sig i de tidigaste stadierna av dess utveckling. Detta är vettigt, eftersom det är forntida.
Även om objektet är ungt, är det mycket mer aktivt i stjärnproduktion än vår egen galax är. ALMA-observationer upptäckte höga temperaturer och ljusstyrka i dammet. Författarna säger att det förmodligen är ett resultat av mycket kraftfull ultraviolett strålning som produceras av aktiv stjärntillverkning. Den aktiva stjärnbildningen är en annan indikation på sammanslagning av galaxer, eftersom kolliderande galaxer genomgår mycket gaskomprimering, vilket utlöser stjärnbildningar. Som författarna säger i sin tidning, "... vi hävdar att B14-65666 är en starburst galax som orsakas av en större sammanslagning."
"Vårt nästa steg är att söka efter kväve, ett annat viktigt kemiskt element och till och med kolmonoxidmolekylen," säger Akio Inoue, professor vid Waseda University, och en del av forskargruppen. "I slutändan hoppas vi att observerande kan förstå cirkulationen och ansamlingen av element och material i samband med galaxbildning och evolution."
Galaxfusioner är en viktig del av galaxernas utveckling. Ofta sväljer en större galax en mindre. Små galaxer kan smälta samman för att bilda större, även om det tros vara sällsynt. Vårt eget mjölkväg har upplevt sammanslagningar som hjälpte den att växa till dess nuvarande enorma storlek.
I en artikel från 2018 presenterade astronomer bevis baserade på ett sekel av observationer som visade att Vintergatan innehåller en befolkning av stjärnor från en annan galax. För ungefär tio miljarder år sedan kolliderade en annan galax med vår egen och lämnade en särskild befolkning av stjärnor i den galaktiska inre halo. Författarna till detta papper hävdade att dessa stjärnor kommer från en liten galax som var ungefär storleken på Small Magellanic Cloud.
Om cirka 4,5 miljarder år kommer Vintergatan att kollidera med Andromedagalaxen och smälta samman. Den resulterande galaxen kommer att kallas, eventuellt, Milkdromeda. Och just nu smälter Vintergatan med eller äter den mycket mindre spöksgalax som kallas Antlia 2 (Ant 2).
Studiens författare tror att, precis som vår Vinterväg, kan det finnas fler sammanslagningar i de framtida föremål (tidigare?) Som hittills inte upptäckts. I uppsatsen säger de: "Även om våra nuvarande data inte visar följeslagareobjekt runt B14-65666, kan framtida djupare ALMA-data avslöja följeslagare galaxer runt B14-65666." De drar slutsatsen att objektet är en främsta kandidat för uppföljningsobservationer. "Med tanke på de rika tillgängliga uppgifterna och rumsligt utökade naturen är B14-65666 ett av de bästa målen för uppföljningsobservationer med ALMA och <the> James Webb Space Telescope ..."
Källor:
- Pressmeddelande: ALMA hittar det tidigaste exemplet på sammanslagning av galaxer
- Forskningsdokument: "Big Three Dragons": a z = 7.15 Lyman Break Galaxy Detected in [Oiii] 88 um, [Cii] 158 um och Dust Continuum with ALMA
- Wikipedia-post: Galaxy-fusion
- Forskningsdokument: Fusionen som ledde till bildandet av Vintergatan inre stjärnahalo och tjock skiva
- ALMA Observatory
