„Mums itin pasisekė, kad pavyko aptikti šią pagrindinę arteriją, vedančią į bręstančios fenomenalios galaktikos širdį“: apžvelgę 70 000 galaktikų - mokslininkai išsiaiškino Visatos vaikystės paslaptis

Kad susidarytų, galaktikos turi laikytis nuolatinės gravitaciškai kolapsuojančių šaltų dujų dietos. Kuo didesnė galaktika, tuo daugiau šaltų dujų jai reikia susidaryti ir augti.

Masyvioms ankstyvos visatos galaktikoms reikėjo daugybės šaltų dujų — iki 100 milijardų kartų daugiau už Saulės masę.

Bet iš kur tos ankstyvosios milžiniškos galaktikos gavo tiek šaltų dujų, gerokai karštesnėje aplinkoje?

Naujame tyrime Iowa'os valstijos universiteto astronomai pranešė apie tiesioginius įrodymus šaltų dujų srautų, kurie šias ankstyvas masyvias galaktikas ir aprūpino. Jie aptiko šaltų dujų vamzdynus, perveriančius ankstyvos masyvios galaktikos karštą tamsiosios materijos halą, tiekiančius galaktikai medžiagą naujoms žvaigždėms.

Maždaug prieš porą dešimtmečių, su visatos raidos simuliacijomis dirbantys fizikai sukūrė teoriją, kad ankstyvojoje visatoje, kosminės gijos (filamentai) perkėlė šaltas dujas ir embrionines, galaktikų užuomazgas į tamsiosios materijos halą, kur visa tai susiliedavo į masyvią galaktiką. Pagal šią teoriją, filamentai turėjo būti siauri ir tankiai pripildyti šaltomis dujomis, kad jų nesudraskytų karštesnė aplinkinė atmosfera.

Bet teorijai trūko tiesioginių įrodymų. Šiame tyrime mokslininkai studijavo susiformavusią, kai visatai buvo vos 2,5 mlrd. metų, t.y. vos 20% dabartinio amžiaus, masyvią galaktiką supantį dujingą regioną. Ši galaktika anksčiau tirta nebuvo, ir komanda užtruko penkis metus, kol naudodamiesi raudonuoju poslinkiu, nustatė tikslią jos vietą ir atstumą. Komandai galėjo padėti tik ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array), nes tiriamos galaktikos aplinka tokia dulkėta, kad gali būti matoma tik submilimetrinių bangų diapazone.

„Tai – prototipas, pirmasis atvejis, kai užfiksavome halo masto srautą, maitinantį itin masyvią galaktiką,“ sako Hai Fu, Iowa'os un-to fizikos ir astronomijos fakulteto asoc. profesorius ir tyrimo vyr. autorius. „Remiantis mūsų stebėjimais, tokie srautai rezervuarą gali pripildyti per maždaug milijardą metų, kas yra daug trumpesnis laikas, nei galaktika turėjo epochoje, kurią stebėjome.“

Svarbiausia, tyrėjai nustatė du fone esančiu kvazarus, kurių projekcija yra nedideliu kampiniu atstumu nuo tiriamos galaktikos. Dėl šios unikalios konfigūracijos, per halo dujas sklindančioje kvazaro šviesoje liko tiriamos galaktikos cheminis „pirštų atspaudas“ patvirtinęs siauro šaltų dujų srauto egzistavimą.

Šie cheminiai atspaudai parodė, kad srauto dujose buvo maža sunkių elementų, tokių kaip aliuminis, anglis, geležis ir magnis, koncentracija. Kadangi šie elementai susiformuoja, kai žvaigždė dar šviečia ir aplinkoje pasklinda po žvaigždės mirties, tyrėjai žinojo, kad šaltų dujų srautas turėjo tekėti iš išorės, o ne trykšti iš pačios galaktikos, kurioje vyksta žvaigždėdara.

„Iš 70 000 mūsų apžvelgtų galaktikų, tik ši vienintelė buvo susieta su dviem kvazarais, kurie yra pakankamai arti, kad būtų galima tirti halo dujas. Negana to, abiejų kvazarų projekcijos yra išsidėsčiusios toje pačioje galaktikos pusėje taip, kad jų šviesą tas pats srautas gali blokuoti skirtingu kampiniu atstumu.“ sako Fu. „Tad, mums itin pasisekė, kad gamta suteikė tokią galimybę aptikti šią pagrindinę arteriją, vedančią į bręstančios fenomenalios galaktikos širdį.“

Tyrimas „A long stream of metal-poor cool gas around a massive starburst galaxy at Z=2.67,“ buvo publikuotas Astrophysical Journal vasario 24 dieną.

University of Iowa
scitechdaily.com

Study co-authors include Rui Xue, who was a postdoctoral researcher at Iowa and is now a software engineer at the National Radio Astronomical Observatory; Jason Prochaska from the University of California, Santa Cruz; Alan Stockton from the University of Hawaii-Honolulu; Sam Ponnada, who graduated from Iowa last May and is a graduate student at the California Institute of Technology; Marie Wingyee Lau, from the University of California, Riverside; Asantha Cooray, from the University of California, Irvine; and Desika Narayanan, from the University of Florida.

The U. S. National Science Foundation funded the research.