Hubble 'Cosmic Inquérito Evolution' - "Objetos Galaxy-Como começar a mesclar logo após o Big Bang"

Resultados de uma equipe internacional de astrônomos sugerem fortemente que 1,2 bilhões de anos após o Big Bang, aglomerados galácticos no universo jovem crescer para se tornar grandes galáxias por meio de fusões, que então provoca a formação de estrela ativa a ter lugar. Esta pesquisa foi realizada como parte do programa de tesouraria do Telescópio Espacial Hubble (HST) " Cosmic Inquérito Evolução (COSMOS)".

Um grupo de pesquisadores que utilizam o instrumento Suprime-Cam no telescópio Subaru descobriu cerca de 80 jovens galáxias que existiam no início do universo de cerca de 1,2 bilhões de anos após o Big Bang. A equipe fez análises detalhadas de dados de imagem destas galáxias tomadas pela Advanced Camera for Surveys (ACS) sobre o Telescópio Espacial Hubble.

Pelo menos 54 das galáxias estão espacialmente resolvido nas imagens da ACS. Entre eles, 8 galáxias mostram estruturas de duplo componente (Figura 1) e os restantes 46 parecem ter estruturas alongadas (Figura 2). Através de mais investigações, utilizando uma simulação de computador, o grupo descobriu que as estruturas alongadas observados podem ser reproduzidos, se dois ou mais galáxias residem em estreita proximidade uns dos outros.

Figura 1: Um exemplo de galáxia que mostra uma estrutura de dupla componente na imagem HST / ACS. Norte é para cima e leste é deixado. Cada painel tem um tamanho de 4 "x 4", o que corresponde a 85 x 85 KLY KLY a uma distância de 12,6 mil milhões de anos-luz. As miniaturas da banda HST / ACS I (eficaz comprimento de onda = 814 nm), o Subaru Telescope / Suprime-Cam NB711 e i'- e Z'-bandas são apresentados da esquerda para a direita. Note-se que a imagem NB711, que capta a linha Lyman-alfa emitidas pelo hidrogénio neutro, mostra gás espacialmente estendido que é ionizado por radiação ultravioleta (UV) a partir de muitas estrelas massivas. Por outro lado, outras imagens da banda provar a radiação UV a partir de si as estrelas maciças. (Crédito: Universidade de Ehime)

Figura 2: O mesmo que a Figura 1, mas para um exemplo de galáxia que mostra uma estrutura de um único componente na imagem HST / ACS. (Crédito: Universidade de Ehime)

No presente universo, em um ponto de 13,8 bilhões de anos após o Big Bang, há muitas galáxias gigantes como a nossa Via Láctea, que contém cerca de 200 bilhões de estrelas em um disco de cem mil anos-luz de diâmetro. No entanto, não foram definitivamente não galáxias como ele na época logo após o Big Bang.

aglomerados pré-galácticos parecem ter formado no universo de cerca de 200 milhões de anos após o Big Bang. Estes eram frios nuvens de gás muito mais pequenos do que os actuais galáxias gigantes por um factor de 100, com pequenas massas por um factor de um milhão. As primeiras galáxias foram formadas quando as primeiras estrelas nasceram nestes aglomerados de gás. Estes pequenos aglomerados galácticos em seguida, experimentou fusões contínuas com aglomerações vizinhas e, eventualmente, se transformou em grandes galáxias.

Muito esforço tem sido feito por meio de pesquisas profundas para detectar galáxias ativamente de formação de estrelas no universo jovem. Como resultado, as distâncias das primeiras galáxias estão agora conhecido por ser em mais de 13 bilhões de anos-luz. Vemo-los num momento em que a idade do universo tinha apenas 800 milhões de anos (ou cerca de 6% da idade actual). No entanto, uma vez que a maioria das galáxias no universo jovem foram bastante pequeno, as suas estruturas detalhados ainda não foram observados.

Enquanto o amplo campo de visão do telescópio Subaru tem desempenhado um papel importante na busca de tais galáxias jovens, a alta resolução espacial do Telescópio Espacial Hubble (HST) é necessária para investigar os detalhes de suas formas e estruturas internas. A equipa de investigação olhou para trás para um ponto de 12,6 bilhões de anos atrás, usando uma abordagem em duas vertentes. O primeiro passo foi usar o Telescópio Subaru em uma pesquisa profunda para buscar as primeiras galáxias e, em seguida, segue-se que para investigar suas formas usando a Advanced Camera for Surveys (ACS) a bordo do HST. O ACS revelou 8 de 54 galáxias ter estruturas de duplo componente, onde duas galáxias parecem ser fundir um com o outro (Nota 1), como mostrado na Figura 1.

Então, surgiu uma questão de saber se os restantes 46 galáxias são galáxias muito simples. Aqui, a equipe de pesquisa questionou por que muitas dessas galáxias mostram formas alongadas nas imagens HST / ACS (Figura 2). Isto é porque tais formas alongadas, em conjunto com a correlação positiva entre a elipticidade (Nota 2) e o tamanho (Figura 3), sugere fortemente a possibilidade de que duas pequenas galáxias residem tão perto um do outro que não podem ser resolvidos em dois galáxias distintas, mesmo usando ACS.

Para examinar se a ideia de galáxias perto lotados é viável, os pesquisadores conduziram chamados simulações de computador de Monte Carlo. Primeiro, o grupo colocou duas fontes artificiais idênticos em locais aleatórios com várias separações angulares na imagem ACS real observada. Em seguida, o grupo tentou extrair as imagens com o mesmo método utilizado para a imagem ACS real observado e medido seus ellipticities e tamanhos. Os resultados são mostrados na Figura 3.

Figura 3: A relação entre a elipticidade e tamanho. pontos de dados vermelhos são os dados observados; a maioria deles têm formas alongadas e galáxias maiores tendem a ter ellipticities maiores. regiões de cor cinza representam as distribuições de probabilidades calculadas com as simulações de computador, em que duas galáxias estão localizados em tão perto distância que eles são misturados como uma galáxia alongado, como mostrado nas imagens certas esquematicamente. (Crédito: Universidade de Ehime)

Como mostrado na Figura 3, a distribuição simulada reproduz os resultados observados muito bem. Ou seja, a maioria das galáxias que foram observadas como fontes únicas nas imagens HST / ACS são realmente duas galáxias em fusão. No entanto, as distâncias entre duas galáxias que se fundem são tão pequenos que não podem ser espacialmente resolvido, até mesmo por alta resolução do HST!

Se essa idéia é válida para as galáxias que parecem ser único, então é possível supor que as galáxias com a maior taxa de atividades têm os menores tamanhos. Isto é esperado porque os tamanhos menores implicam a menor distância entre duas galáxias em fusão. Se este for o caso, tais galáxias iria experimentar atividade de formação estelar intensa desencadeada por suas fusões.

Por outro lado, algumas galáxias com os menores tamanhos são moderadamente pares separados, mas são observados ao longo da linha de visão, ou são, isolada galáxias apenas individuais de formação estelar. Estes são basicamente o mesmo que galáxias de grande porte.

A equipa de investigação confirmou que a relação observada entre a atividade eo tamanho formação de estrelas é constantemente explicada pela ideia da equipe (Figura 4).

Figura 4: A relação entre a atividade eo tamanho formação de estrelas. Círculos vermelhos e azuis duplas círculos representam as galáxias com fontes ACS simples e dupla componente, respectivamente. A ideia da equipe de pesquisa que a maioria das galáxias consistem em duas (ou mais) interagindo pequenas galáxias com separação angular pequena é também ilustrado, o que explica a tendência observada muito bem. (Crédito: Universidade de Ehime)

Até à data, as formas e as estruturas de pequenas galáxias jovens foram investigados utilizando o ACS em HST. Se uma fonte foi detectada como uma única fonte ACS, foi tratado como uma única galáxia e seus parâmetros morfológicos foram avaliados. Esta pesquisa sugere que uma pequena galáxia tal pode consistir em dois (ou talvez mais) interagindo / fusão de galáxias localizados tão próximos que não podem ser resolvidos pelo mesmo a resolução angular alta da ACS.

teorias de formação de galáxias atuais prevêem que pequenas galáxias no universo jovem evoluir para grandes galáxias através de sucessivas incorporações. A questão permanece: qual é o próximo passo em estudos observacionais para a formação de galáxias no universo jovem? Este é um dos campos de fronteira que requer futuros "super telescópios", por exemplo Telescópio de Trinta Metros (TMT) e do Telescópio Espacial James Webb (JWST). Eles vão permitir que os próximos avanços no estudo da formação de galáxias cedo e evolução.

A imagem composta no topo da página revela a estrutura de Himiko, um objeto que representa a fusão de três jovens, galáxias brilhantes como visto no início do Universo. (Crédito: NASA / Hubble; NASA / Spitzer; NAOJ / Subaru).

O Galaxy diário via Telescópio Subaru