En konstnärs intryck av en Superwind i en ung massiv galax. Bildkredit: PPARC / David Hardy. Klicka för att förstora
Ett team av astronomer, ledat av University of Durham, har upptäckt efterdyningarna av en spektakulär explosion i en galax som är 11,5 miljarder ljusår bort. Deras observationer, rapporterade idag (14 juli 2005) i tidskriften Nature ger det mest direkta beviset på att en galax nästan har rivits isär av explosioner som producerar en ström av höghastighetsmaterial som kallas ”Superwinds”. Observationerna gjordes med hjälp av det 4,2 meter långa William Herschel teleskopet på La Palma där Storbritannien är en viktig intressent.
Genom Superwinds tros galaxer spränga en betydande del av sin gas i intergalaktiskt utrymme med hastigheter upp till flera hundra mil per sekund. Drivkraften bakom dem är explosionen av många massiva stjärnor under en intensiv stjärntillverkning tidigt i galaxens liv, eventuellt stödd av energi från ett supermassivt svart hål som växer i hjärtat.
Supervindar är avgörande för teorin om galaxbildning av flera skäl: för det första begränsar de storleken på galaxer genom att förhindra ytterligare stjärnbildning - utan dem indikerar teoretiska modeller mycket mer ljusa galaxer än vad som faktiskt ses i Space Magazine. För det andra bär de tunga element - Stjärndamm - långt från sina produktionsanläggningar i stjärnor ut i intergalaktiskt utrymme, vilket ger råmaterial för planeter och liv över hela universum. Medan teorierna förutspådde att Superwinds av denna typ fanns, var tidigare observerade exempel mycket mindre fenomen i närliggande galaxer. Dessa observationer ger några av de mest direkta bevisen ännu för att det finns stora, galaxbredda supervindar så långt tillbaka i universums historia.
Upptäckten av Superwind gjordes genom att observera gasen i en galax halo (känd som "LAB-2"), som vid över 300 000 ljusår är ungefär tre gånger större än skivan i vår egen Vintergalax. Astronomerna upptäckte att ljus från varmglödande vätgas dimmas på ett mycket specifikt sätt över hela galaxen.
"Vi tror att dimningen orsakas av ett skal av kylt material som har sopats upp från omgivningen av en galaxbrett Superwind-explosion," sade Dr. Richard Wilman från University of Durham. ”Baserat på enhetligheten i absorptionen över galaxen verkar det som att explosionen utlöste flera hundra miljoner år tidigare. Detta ger tid för gasen att svalna och att sakta ner från sin höga utkastningshastighet och därmed producera absorptionen. Som vi ser det är skalet troligen några hundra tusen ljusår framför sin modergalax, ”tillade Dr. Wilman.
Astronomer har länge varit förbryllade över varför viktiga element för bildandet av planeter och i slutändan liv (som kol, syre och järn) är så spridda över hela universum; bara två miljarder år efter Big Bang har de mest avlägsna regionerna i det intergalaktiska rymden berikats med dem. Supervinden som observeras i denna galax visar hur sådana sprängvågor kan röra sig genom rymden som bär elementen som bildas djupt i galaxerna.
Avgörande för upptäckten och dess tolkning var förmågan att få detaljerad information om gasen i två dimensioner över hela galaxen. Detta möjliggjordes med en teknik känd som integrerad fältspektroskopi, som bara bara når mognad på världens största teleskop.
Dr Joris Gerssen, en nyckelmedlem i Durham-teamet, förklarar, "Mest astronomisk spektroskopi utförs genom att placera en liten bländare eller en smal slits på målet, vilket för komplexa, utökade källor som denna galax ger en ganska ofullständig bild" .
För att övervinna detta använde astronomerna en integrerad fältspektrograf som heter 'Sauron' för en stor undersökning av närliggande galaxer, byggda vid Observatoire de Lyon av ett samarbete av franska, holländska och brittiska astronomer.
Dr Gerssen tillade, ”” Sauron är verkligen unik och dess höga effektivitet gör att den mer än kan hålla sina egna mot instrument på världens största teleskop, ungefär dubbelt så stort som William Herschel-teleskopet. Ändå innebar det stora avståndet från vår målgalax att Sauron var tvungen att stirra på den i över 15 timmar för att upptäcka denna upptäckt. ”
”Sauron har gett oss de bästa bevisen hittills för ett omfattande utflöde från en galax som genomgår ett enormt starburst. Dessa mätningar är bland de första stegen mot förståelse av galaxbildningens fysik. ", Kommenterade professor Roger Davies, University of Oxford, en av de institut som är involverad i Sauron," och vi ser fram emot att använda liknande tvådimensionella spektrografer som byggts för 8 m teleskop; dessa kommer att undersöka galaxbildningen till ännu tidigare tider. ”
Hittills har observationsbevis för Superwinds i unga galaxer i det avlägsna universum i stort sett varit indirekta och omständliga; insatserna har fokuserat på att söka efter deras subtila statistiska signaturer i stora undersökningar av galaxer och intergalaktisk gas.
Enligt professor Richard Bower, från University of Durhams Institute of Computational Cosmology som initierade forskningen, har ”astronomer observerat höghastighetsutflöden i avlägsna stjärnbildande galaxer i flera år, men aldrig tidigare har vi kunnat bedöma deras riktiga skala från observationer av en enda galax. Genom att dra fördel av den mycket utsträckta emissionskällan för denna galax kan vi se utflödet som en slags silhuett mot hela galaxen. Detta antyder att Superwinds verkligen är galaxbrett i skala och att de verkligen är lika viktiga som våra teorier kräver. ”
Originalkälla: PPARC-nyhetsmeddelande
