O galaxie altfel liniștită din universul timpuriu scuipă materie stelară

PASADENA, Calif. – O aliniere cerească norocoasă le-a oferit astronomilor o privire rară asupra unei galaxii din universul timpuriu care își însămânțează împrejurimile cu elementele necesare pentru a forja generațiile ulterioare de stele și galaxii.

Văzută așa cum a fost la doar 700 de milioane de ani după Big Bang, galaxia îndepărtată are gaze care curg pe marginile sale. Este cea mai timpurie galaxie obișnuită cunoscută, una care ar fi putut crește în ceva asemănător Căii Lactee, care prezintă un astfel de comportament complex, a declarat astronomul Hollis Akins la 14 iunie în timpul unei conferințe de presă la reuniunea Societății Astronomice Americane.

„Aceste rezultate ne spun, de asemenea, că această activitate de ieșire pare să fie capabilă să modeleze evoluția galaxiilor, chiar și în această parte foarte timpurie a universului”, a declarat Akins, un student absolvent la Universitatea din Texas din Austin. El și colegii săi și-au trimis, de asemenea, descoperirile la 14 iunie la arXiv.org.

Galaxia, numită A1689-zD1, apare în lumina mărită de Abell 1689, un grup mare de galaxii care poate curba și intensifica, sau lentilă gravitațională, lumina de la primele galaxii ale universului (SN: 2/13/08; SN: 10/6/15). În comparație cu alte galaxii observate în universul timpuriu, A1689-zD1 nu produce multe stele – doar aproximativ 30 de sori în fiecare an – ceea ce înseamnă că galaxia nu este foarte strălucitoare pentru telescoapele noastre. Dar clusterul care a intervenit a mărit lumina lui A1689-zD1 de aproape 10 ori.

Akins și colegii săi au studiat lumina lentilelor cu ajutorul Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, sau ALMA, o rețea mare de radiotelescoape din Chile. Echipa a cartografiat intensitățile unei linii spectrale specifice de oxigen, un trasor pentru gazul ionizat fierbinte, și o linie spectrală de carbon, un trasor pentru gazul neutru rece. Gazul fierbinte apare acolo unde sunt stelele strălucitoare, dar gazul rece se extinde de patru ori mai mult, lucru la care echipa nu se aștepta.

„Trebuie să existe un mecanism [to get] carbon în mediul circumgalactic”, spațiul din afara galaxiei, spune Akins.

Doar câteva scenarii ar putea explica acest gaz care se scurge. Poate că galaxiile mici fuzionează cu A1689-zD1 și aruncă gazul mai departe în exterior, unde se răcește, a spus Akins. Sau poate că căldura rezultată din formarea stelelor împinge gazul în afară. Aceasta din urmă ar fi o surpriză, având în vedere rata relativ scăzută de formare a stelelor în această galaxie. În timp ce astronomii au observat gaze care se scurg în alte galaxii din universul timpuriu, acele galaxii sunt pline de activitate, inclusiv transformarea a mii de mase solare de gaz în stele pe an.

imagine radio a galaxiei A169-zD1
Galaxia A169-zD1 (în imagine, în unde radio) există în primii 700 de milioane de ani ai universului.ALMA/ESO, NAOJ și NRAO; H. Akins/Grinnell College; B. Saxton/NRAO/AUI/NSF

Cercetătorii au folosit din nou datele ALMA pentru a măsura mișcările atât ale gazului neutru rece, cât și ale gazului ionizat fierbinte. Gazul fierbinte a arătat o mișcare generală mai mare decât gazul rece, ceea ce implică faptul că este împins din centrul lui A1689-zD1 către regiunile sale exterioare, a declarat Akins la conferința de presă.

În ciuda ratei relativ scăzute de formare a stelelor din galaxie, Akins și colegii săi cred totuși că cele 30 de mase solare de stele pe an încălzesc gazul suficient pentru a-l împinge din centrul galaxiei. Observațiile sugerează un flux masiv de gaz mai ordonat, ceea ce implică fluxuri de ieșire, însă cercetătorii analizează mișcarea gazului în mai multe detalii și nu pot exclude încă scenarii alternative.

Ei cred că atunci când gazul fierbinte iese, se extinde și, în cele din urmă, se răcește, a spus Akins, motiv pentru care văd gazul mai rece care curge pe marginea galaxiei. Acel gaz bogat în elemente grele îmbogățește mediul circumgalactic și va fi în cele din urmă încorporat în generațiile ulterioare de stele (SN: 6/17/15). Din cauza atracției gravitaționale, gazul rece, adesea cu mai puține elemente grele, din jurul galaxiei cade și el spre centrul acesteia, astfel încât A1689-zD1 poate continua să producă stele.

Aceste observații ale lui A1689-zD1 arată că acest flux de gaz se întâmplă nu numai în galaxiile extreme, super-strălucitoare, ci chiar și în cele normale din universul timpuriu. „Cunoașterea modului în care funcționează acest ciclu ne ajută să înțelegem modul în care aceste galaxii formează stele și cum cresc”, spune astrofizicianul Caltech Andreas Faisst, care nu a fost implicat în studiu.

Nici astronomii nu au terminat de învățat despre A1689-zD1. „Este o țintă excelentă pentru observații de urmărire”, spune Faisst. Mai mulți colegi ai lui Akins intenționează să facă exact acest lucru cu ajutorul Telescopului Spațial James Webb (SN: 10/6/21).