Astronomen haben einen zuvor versteckten “kosmischen Kraftstofftank” in einem Säuglingscluster bildender Galaxien entdeckt.
Dieses riesige Reservoir von kühlem Molekulargas findet sich in dem als SPT2349-56 bekannten Protocluster, der 12 Milliarden Lichtjahre entfernt ist, und könnte einen intensiven Ausbruch der Sternentstehung in den Babygalaxien, die 400 Millionen Jahre dauern könnten, versorgen.
Das Team hinter dieser Entdeckung spekuliert, dass dieses Gas letztendlich zum heißen, diffusen Gas, das als Intracluster -Medium (ICM) bezeichnet wird und zu sehen ist, dass reife Galaxiencluster gefüllt wurden.
Die Entdeckung wurde mit dem weltweit größten Radio -Teleskop, dem Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (Alma), gemacht, das aus 66 Antennen in der Region Atacama in Nordchile bestand.
“Wir haben eine beträchtliche Menge an molekularem Gas im Protocluster SPT2349-56 entdeckt, wesentlich mehr als die vorherige Messung”, sagte Teamleiterin Dazhi Zhou von der University of British Columbia gegenüber Space.com. “Dieses Gas wird wahrscheinlich nicht aus molekularen Wolken innerhalb einzelner Galaxien stammen. Stattdessen scheint es ein diffusere Reservoir zu sein, das diese ultra-dichte Umgebung durchdringt.”
Zhou erklärte, dass Molekulargas als direkter Kraftstoff für die Sternentstehung angesehen wird, aber das neu entdeckte Reservoir kann auch eine kontinuierliche Versorgung mit Rohstoff für Starburst liefern – eine Zeit intensiver Sterngeburt.
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“Dies könnte erklären, wie Protocluster-Galaxien ihre intensiven Starbild-Aktivitäten aufrechterhalten”, fügte der Forscher der University of British Columbia hinzu. “Unsere Ergebnisse könnten auch wichtige Auswirkungen haben, um zu verstehen, wie sich die massivsten Galaxien in Galaxienclustern bilden.”
Wie ihr Name schon sagt, sind Protokluster wie SPT2349-56 die Vorläufer von Galaxienclustern, einige der größten kosmischen Strukturen, die wir im heutigen Universum sehen.
Ausgewachsene Galaxiencluster, wie der Virgo -Cluster, der unsere Galaxie und ihre lokale Gruppe enthält, sind große, gravitativ gebundene Strukturen, die von reifen elliptischen Galaxien mit wenig Sternbildung dominiert werden.
In Protoclustern erklärte Zhou, dass Galaxien gerade in das Cluster -Zentrum fallen und gleichzeitig Starburst -Perioden unterzogen werden. Das Untersuchung von Protoklustern bietet den Astronomen daher einen direkten Blick darauf, wie sich die groß angelegten Strukturen des Universums entwickelt haben.
“Eines der größten Geheimnisse im Zusammenhang mit Protoklustern ist, dass die von uns beobachtete Sternbildung weit höher ist als die kosmologischen Simulationen”, sagte Zhou. “SPT2349-56 ist ein extremer Fall davon. Über 30 Galaxien sind in eine Region gepackt, die mit der Andromeda-Galaxie vergleichbar ist, einer unserer nächsten Nachbarn.
“Dieses System bildet jedoch Sterne mit einer Rate von 10.000 mal höher als Andromeda.”
Und die ultradense Umgebung von SPT2349-56 wird noch extremer.
Astronomen haben in diesem Protocluster mehr als 10 ultraluminöse Infrarotgalaxien (ULIRGs) entdeckt. Ulirgs sind eine sehr seltene Bevölkerung von Galaxien mit intensiver Sternentstehungsaktivität.
“Um dies ins rechte Licht zu rücken, können wir in unserem lokalen Galaxy -Cluster Virgo nicht einmal einen einzigen Ulirg finden”, sagte Zhou. “Was es noch faszinierender macht, ist, dass Ulirgs normalerweise durch Galaxy Fusions gebildet werden und ihre Lebenszeiten normalerweise sehr kurz sind, aber wir haben keine klaren Anzeichen von Fusionen in Ulirgs in diesem Protocluster-System gefunden. Dies stellt die Frage, wie eine solche extreme Konzentration von Ulirgen in SPT2349-56 gebildet wurde.” “
Die Antwort könnte in diesem bisher unentdeckten Reservoir von kühlem Molekulargas in SPT2349-56 liegen.
“Traditionell wird angenommen, dass Molekulargas in Galaxien konzentriert ist. Außerhalb Galaxien ist Gas normalerweise heißer und weniger dicht, was überwiegend in atomarer Form ist”, sagte Zhou. “Es war also ziemlich unerwartet, einen so signifikanten Überschuss an molekularem Gas zu finden, das nicht eindeutig mit einzelnen Galaxien assoziiert ist.”
Zhou glaubt, dass SPT2349-56 auch außergewöhnlich ist, weil Alma es in einem kurzen, selten beobachteten und dennoch entscheidenden Stadium seiner Entwicklung auf dem Weg zu einer der massivsten Galaxiencluster gefangen zu haben scheint.
“In späteren Stadien konnten gewalttätige Fusionen die Beweise dafür löschen, wie es sich gebildet hat. SPT2349-56 bietet eine seltene Gelegenheit, wirklich zu verstehen, wie massive elliptische Galaxien in Clusterzentren gebaut wurden”, sagte Zhou.
Das Team beabsichtigt nun, einige der verbleibenden Geheimnisse um dieses molekulare Gas zu untersuchen, einschließlich der Stelle, von der es kam und wohin es geht.
“Wir verstehen immer noch nicht vollständig den Ursprung und das Schicksal dieses ausgedehnten Gases. Wird es sich abkühlen und neue Sterne bilden? Oder wird es sich erwärmen und Teil des heißen Intracluster -Mediums werden?” Sagte Zhou. “Wir möchten weiter untersuchen, wie dieses Gas erzeugt wurde und wie es mit den Protocluster-Galaxien interagiert, was die Haupttreiber der extremen Sternbildung in SPT2349-56 und die frühe Bildung massiver Galaxiencluster aufzeigen könnte.
“Die Entdeckung ist nur der Anfang!”
Die Forschung des Teams wurde am 17. März in den Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.
