En gruppe av de nyoppdagede galakene med Lyman-break-teknikken. Bildekreditt: Astronomi og astrofysikk. Klikk for å forstørre
Et internasjonalt team av astronomer har utført en av de mest detaljerte undersøkelsene av de fjerneste galakser. Disse galaksene er så langt borte, vi ser dem slik de så ut da universet var under halvparten av sin nåværende alder. En av de store overraskelsene i denne undersøkelsen; er imidlertid hvor mye disse unge galaksene samsvarer med strukturer vi ser i det nåværende universet. Dette betyr at galakser sannsynligvis utviklet seg gjennom kollisjoner og sammenslåinger mye tidligere enn tidligere antatt.
Et team med astronomer fra Frankrike, USA, Japan og Korea, ledet av Denis Burgarella, har nylig oppdaget nye galakser i det tidlige universet. De er blitt påvist for første gang både i UV-nærhet og i langt infrarøde bølgelengder. Resultatene deres vil bli rapportert i en kommende utgave av Astronomy & Astrophysics. Denne oppdagelsen er et nytt skritt i å forstå hvordan galakser utvikler seg.
Astronomen Denis Burgarella (Observatoire Astronomique Marseille Provence, Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, Frankrike) og kollegene hans fra Frankrike, USA, Japan og Korea, har nylig kunngjort oppdagelsen av nye galakser i det tidlige universet begge to for første gang i nær UV og i langt infrarøde bølgelengder. Denne oppdagelsen fører til den første grundige undersøkelsen av tidlige galakser. Funnet vil bli rapportert i en kommende utgave av Astronomy & Astrophysics.
Kunnskapen om tidlige galakser har gjort store fremskritt de siste ti årene. Fra slutten av 1995 har astronomer brukt en ny teknikk, kjent som "Lyman-break-teknikken". Denne teknikken gjør det mulig å oppdage svært fjerne galakser. De blir sett på som de var da universet var mye yngre, og ga dermed ledetråder for hvordan galakser dannet og utviklet seg. Lyman-break-teknikken har flyttet grensen til fjerne galakseundersøkelser videre opp til rødforskyvning z = 6-7 (det vil si omtrent 5% av universets nåværende tidsalder). I astronomi betegner rødskiftet skiftet av en lysbølge fra en galakse som beveger seg bort fra jorden. Lysbølgen forskyves mot lengre bølgelengder, det vil si mot den røde enden av spekteret. Jo høyere rødskiftet til en galakse er, jo lenger er det fra oss.
Lyman-break-teknikken er basert på den karakteristiske "forsvinningen" av fjerne galakser observert i UV-bølgelengdene. Siden lys fra en fjern galakse nesten absorberes av hydrogen ved 0,912 nm (på grunn av absorpsjonslinjene av hydrogen, oppdaget av fysikeren Theodore Lyman), forsvinner galaksen i det langt ultrafiolette filteret. Figur 2 illustrerer "forsvinningen" av galaksen i UV-filteret. Lyman diskontinuitet bør teoretisk sett skje ved 0,912 nm. Fotoner med kortere bølgelengder blir absorbert av hydrogen rundt stjerner eller innenfor de observerte galaksene. For galakser med høy rødskift er Lyman diskontinuitet rødskiftet slik at den oppstår på en lengre bølgelengde og kan observeres fra jorden. Fra bakkebaserte observasjoner kan astronomer for tiden registrere galakser med et rødskiftområde fra z ~ 3 til z ~ 6. Når det først er oppdaget, er det fremdeles veldig vanskelig å få ytterligere informasjon om disse galaksene fordi de er veldig besvime.
For første gang har Denis Burgarella og teamet hans kunnet oppdage mindre fjerne galakser via Lyman-break-teknikken. Teamet samlet inn data fra forskjellige opphav: UV-data fra NASA GALEX-satellitten, infrarød data fra SPITZER-satellitten og data i det synlige området ved ESO-teleskoper. Fra disse dataene valgte de ut cirka 300 galakser som viste en UV-forsvinn. Disse galaksene har en rødskift fra 0,9 til 1,3, det vil si at de blir observert i et øyeblikk da universet hadde mindre enn halvparten av sin nåværende alder. Dette er første gang en stor prøve av Lyman Break Galaxies blir oppdaget ved z ~ 1. Ettersom disse galaksene er mindre fjerne enn prøvene som er observert frem til nå, er de også lysere og lettere å studere på alle bølgelengder, og gjør det mulig å utføre en dyp analyse fra UV til infrarød.
Tidligere observasjoner av fjerne galakser har ført til oppdagelsen av to klasser av galakser, hvorav den ene inkluderer galakser som avgir lys i nær UV og synlige bølgelengdeområder. Den andre typen galakse avgir lys i det infrarøde (IR) og submillimeterområdet. UV-galakse ble ikke observert i det infrarøde området, mens IR-galakser ikke ble observert i UV. Det var dermed vanskelig å forklare hvordan slike galakser kunne utvikle seg til dagens galakser som avgir lys på alle bølgelengder. Med sitt arbeid har Denis Burgarella og kollegene tatt et skritt mot å løse dette problemet. Når de observerte den nye prøven av z ~ 1-galakser, fant de ut at omtrent 40% av disse galaksene avgir lys også i det infrarøde området. Dette er første gang et betydelig antall fjerne galakser ble observert både i UV- og IR-bølgelengdeområdet, og innbefattet egenskapene til begge hovedtyper.
Fra observasjonene av denne prøven utledet teamet også forskjellige opplysninger om disse galakene. Ved å kombinere UV- og infrarødmålinger er det mulig å bestemme formasjonshastigheten for stjerner i disse fjerne galaksene for første gang. Stjerner dannes der veldig aktivt, med en hastighet på noen hundre til tusen stjerner per år (bare noen få stjerner for øyeblikket dannes i vår Galaxy hvert år). Teamet studerte også morfologien sin, og viser at de fleste av dem er spiralgalakser. Til nå ble antatt at fjerne galakser hovedsakelig var samvirkende galakser, med uregelmessige og sammensatte former. Denis Burgarella og hans kolleger har nå vist at galaksene i deres utvalg, sett da universet hadde omtrent 40% av sin nåværende alder, har regelmessige former, lik dagens galakser som vår. De bringer et nytt element til vår forståelse av galaksenes utvikling.
Originalkilde: Astronomy & Astrophysics News Release
