Astronomer antar att galaxerna vi ser idag är resultatet av miljarder år av utveckling. Men beror utvecklingen på startförhållanden, eller handlar det om de galaktiska kollisionerna? En nyligen genomförd undersökning av mer än 6 500 galaxer på olika avstånd visar att det tidiga universums miljö har haft en betydande inverkan på galaxernas utveckling vi ser idag. Så både den tidiga miljön och pågående kollisioner spelade en roll.
Med hjälp av VIMOS på ESO: s Very Large Telescope har ett team av franska och italienska astronomer visat det starka inflytande som miljön utövar på hur galaxer formas och utvecklas. Forskarna har för första gången kartlagt avlägsna delar av universum, vilket visar att distributionen av galaxer har utvecklats avsevärt med tiden, beroende på galaxernas omedelbara omgivning. Denna överraskande upptäckt ger nya utmaningar för teorier om galaxernas bildning och utveckling.
Debatten "natur versus vårda" är ett hett ämne i mänsklig psykologi. Men astronomer möter också liknande conundrums, särskilt när de försöker lösa ett problem som går till själva hjärtat av kosmologiska teorier: är galaxerna vi ser idag helt enkelt en produkt från de ursprungliga förhållanden som de bildade, eller gjorde erfarenheter i det förflutna deras utvecklings väg?
I en stor, tre år lång undersökning som genomfördes med VIMOS [1], Visible Imager och Multi-Object Spectrograph på ESO: s VLT, studerade astronomer mer än 6 500 galaxer över ett brett spektrum av avstånd för att undersöka hur deras egenskaper varierar över olika tidsskalor , i olika miljöer och för varierande galaxljustheter [2]. De kunde bygga ett atlas av universum i tre dimensioner, mer än 9 miljarder år tillbaka.
Denna nya folkräkning avslöjar ett överraskande resultat. Färgdensitetsförhållandet, som beskriver förhållandet mellan egenskaperna hos en galax och dess miljö, var markant annorlunda för 7 miljarder år sedan. Astronomerna fann sålunda att galaxernas ljusstyrka, deras ursprungliga genetiska egenskaper och miljöerna som de bor i har en djup inverkan på deras utveckling.
"Våra resultat indikerar att miljön är en nyckelaktör i galaxutvecklingen, men det finns inget enkelt svar på problemet" natur versus näring "i galaxutvecklingen," sade Olivier Le Fèvre från Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, Frankrike, som koordinerar VIMOS VLT Deep Survey-teamet som gjorde upptäckten. "De antyder att galaxer som vi ser dem idag är en produkt av deras inneboende genetiska information, utvecklats över tid, liksom komplexa interaktioner med deras miljöer, till exempel sammanslagningar."
Forskare har känt i flera decennier att galaxer i universumets förflutna ser annorlunda ut än i dagens universum, lokal till Vintergatan [3]. Idag kan galaxer grovt klassificeras som röda, när få eller inga nya stjärnor föds eller blå, där stjärnbildningen fortfarande pågår. Dessutom finns det en stark korrelation mellan en galaxens färg och den miljö som den befinner sig i: de mer sällskapliga typer som finns i täta kluster är mer benägna att vara röda än de mer isolerade.
Genom att titta tillbaka på ett brett spektrum av galaxer i olika åldrar syftade astronomerna till att studera hur denna speciella korrelation har utvecklats över tid.
"Med VIMOS kunde vi använda det största provet av galaxer som för närvarande är tillgängliga för denna typ av studier, och på grund av instrumentets förmåga att studera många objekt i taget fick vi många fler mätningar än tidigare möjligt," sade Angela Iovino från Brera Astronomical Observatory, Italien, en annan medlem av teamet.
Teamets upptäckt av en markant variation i "färgtäthet" -förhållandet, beroende på om en galax finns i ett kluster eller ensam, och på dess ljusstyrka, har många potentiella konsekvenser. Resultaten tyder till exempel på att det att vara beläget i ett kluster släcker en galaxens förmåga att bilda stjärnor snabbare jämfört med de som isoleras. Lysande galaxer har också slut på stjärnbildande material vid en tidigare tidpunkt än svagare.
De drar slutsatsen att kopplingen mellan galaxernas färg, ljusstyrka och deras lokala miljö inte bara är ett resultat av primordiala förhållanden 'påtryckta' under deras bildning - men precis som för människor, kan galaxernas förhållande och interaktioner ha en djup inverkan på deras utveckling.
En bild med hög upplösning och bildtexten finns på den här sidan.
[1] Visible Multi-Object Spectrograph VIMOS är ett multilägeinstrument på Melipal, det tredje enhetsteleskopet av Very Large Telescope-arrayen vid ESO: s Paranal Observatory. I drift sedan 2003 kan VIMOS tillhandahålla både bilder och astronomiska spektra vid synliga våglängder över stora synfält. I sitt multiobjektläge kan det spela in upp till 1 000 spektra i taget.
[2] VIMOS VLT Deep Survey (VVDS) är en banbrytande spektroskopisk undersökning som kommer att ge, när den är klar, en fullständig bild av galax- och strukturbildning över ett mycket brett rödskiftområde (0 ESO News Release
