Un grup de galaxii recent descoperite prin tehnica Lyman-break. Credit de imagine: Astronomie și Astrofizică. Faceți clic pentru a mări
O echipă internațională de astronomi a efectuat una dintre cele mai detaliate sondaje asupra celor mai îndepărtate galaxii. Aceste galaxii sunt atât de departe, le vedem cum arătau când Universul avea mai puțin de jumătate din vârsta sa actuală. Una dintre marile surprize ale acestui sondaj; cu toate acestea, este cât de mult se potrivesc aceste tinere galaxii cu structurile pe care le vedem în Universul actual. Aceasta înseamnă că galaxiile au evoluat probabil prin coliziuni și fuziuni mult mai devreme decât se credea anterior.
O echipă de astronomi din Franța, SUA, Japonia și Coreea, condusă de Denis Burgarella, a descoperit recent noi galaxii în Universul timpuriu. Acestea au fost detectate pentru prima dată atât în lungimea de undă infraroșu cât și în lungul undei. Descoperirile lor vor fi raportate într-un număr viitor de Astronomie și Astrofizică. Această descoperire este un nou pas în înțelegerea modului în care evoluează galaxiile.
Astronomul Denis Burgarella (Observatoire Astronomique Marseille Provence, Laboratoire d'Astrophysique de Marsilia, Franța) și colegii săi din Franța, SUA, Japonia și Coreea, au anunțat recent descoperirea de noi galaxii în Universul timpur, atât pentru prima dată. în lungime de undă aproape-UV și în infraroșu îndepărtat. Această descoperire duce la prima investigație detaliată a galaxiilor timpurii. Descoperirea va fi raportată într-un număr viitor de Astronomie & Astrofizică.
Cunoașterea galaxiilor timpurii a făcut progrese majore în ultimii zece ani. De la sfârșitul anului 1995, astronomii folosesc o nouă tehnică, cunoscută sub numele de „tehnica Lyman-break”. Această tehnică permite detectarea galaxiilor foarte îndepărtate. Se văd așa cum erau când Universul era mult mai tânăr, oferind astfel indicii despre modul în care galaxiile s-au format și au evoluat. Tehnica Lyman-break a mutat frontiera studiilor asupra galaxiei îndepărtate până la redshift z = 6-7 (adică aproximativ 5% din vârsta actuală a Universului). În astronomie, redshift denotă trecerea unei unde de lumină dintr-o galaxie care se îndepărtează de Pământ. Valul luminos este mutat către lungimi de undă mai lungi, adică spre capătul roșu al spectrului. Cu cât este mai mare redshift-ul unei galaxii, cu atât este mai departe de noi.
Tehnica Lyman-break se bazează pe „dispariția” caracteristică a galaxiilor îndepărtate observate pe lungimile de undă ale UV. Deoarece lumina dintr-o galaxie îndepărtată este aproape complet absorbită de hidrogen la 0,912 nm (datorită liniilor de absorbție a hidrogenului, descoperite de fizicianul Theodore Lyman), galaxia „dispare” în filtrul ultraviolet. Figura 2 ilustrează „dispariția”? a galaxiei din filtrul ultraviolete. Discontinuitatea Lyman ar trebui să se producă teoretic la 0,912 nm. Fotonii la lungimi de undă mai scurte sunt absorbiți de hidrogen în jurul stelelor sau în cadrul galaxiilor observate. Pentru galaxiile high-redshift, discontinuitatea Lyman este redshifted astfel încât să apară la o lungime de undă mai lungă și poate fi observată de pe Pământ. Din observațiile de la sol, astronomi pot detecta galaxii cu un interval redshift de z ~ 3 până la z ~ 6. Cu toate acestea, odată detectate, este încă foarte dificil să obțineți informații suplimentare despre aceste galaxii, deoarece acestea sunt foarte slabe.
Pentru prima dată, Denis Burgarella și echipa sa au putut detecta galaxii mai puțin îndepărtate prin tehnica Lyman-break. Echipa a colectat date de la diverse origini: date UV din satelitul NASA GALEX, date în infraroșu din satelitul SPITZER și date din gama vizibilă la telescoapele ESO. Din aceste date, au selectat aproximativ 300 de galaxii care prezintă o dispariție ultra-UV. Aceste galaxii au un redshift cuprins între 0,9 și 1,3, adică sunt observate într-un moment în care Universul avea mai puțin de jumătate din vârsta sa actuală. Aceasta este prima dată când un eșantion mare de Lyman Break Galaxies este descoperit la z ~ 1. Deoarece aceste galaxii sunt mai puțin îndepărtate decât eșantioanele observate până în prezent, sunt, de asemenea, mai luminoase și mai ușor de studiat la toate lungimile de undă, permițând astfel o analiză profundă de la UV la infraroșu.
Observații anterioare ale galaxiilor îndepărtate au dus la descoperirea a două clase de galaxii, dintre care una include galaxii care emit lumină în intervalele aproape de UV și în lungimile de undă vizibile. Celălalt tip de galaxie emite lumină în intervalul infraroșu (IR) și submillimetru. Galaxiile UV nu au fost observate în gama infraroșu, în timp ce galaxiile IR nu au fost observate în UV. Astfel, a fost dificil să explicăm cum pot evolua astfel de galaxii în galaxii actuale care emit lumină la toate lungimile de undă. Cu munca lor, Denis Burgarella și colegii săi au făcut un pas către soluționarea acestei probleme. Când au observat noul lor eșantion de galaxii z ~ 1, au descoperit că aproximativ 40% din aceste galaxii emit și lumină în infraroșu. Este pentru prima dată când au fost observate un număr semnificativ de galaxii îndepărtate atât în intervalele de lungime de undă UV cât și în cele IR, încorporând proprietățile ambelor tipuri majore.
Din observațiile lor despre acest eșantion, echipa a dedus, de asemenea, diverse informații despre aceste galaxii. Combinarea măsurătorilor UV și infraroșu face posibilă pentru prima dată determinarea vitezei de formare a stelelor în aceste galaxii îndepărtate. Stelele se formează acolo foarte activ, în proporție de la câteva sute până la o mie de stele pe an (doar câteva stele se formează în prezent în Galaxia noastră în fiecare an). Echipa și-a studiat și morfologia și arată că majoritatea sunt galaxii în spirală. Până acum, se credea că galaxiile îndepărtate sunt în principal galaxii care interacționează, cu forme neregulate și complexe. Denis Burgarella și colegii săi au arătat acum că galaxiile din eșantionul lor, văzute atunci când Universul avea aproximativ 40% din vârsta sa actuală, au forme obișnuite, similare cu galaxiile actuale precum a noastră. Ele aduc un element nou înțelegerii noastre despre evoluția galaxiilor.
Sursa originală: Comunicat de presă Astronomie & Astrofizică
