Το τηλεσκόπιο εντοπίζει γαλαξίες που ανεφοδιάζονται με καύσιμα στο πρώιμο σύμπαν

Οι αστρονόμοι που χρησιμοποιούν ένα ισχυρό ραδιοτηλεσκόπιο στη Χιλή παρατήρησαν κρύο μοριακό αέριο να πέφτει προς το κέντρο ενός γαλαξία -και έτσι να τροφοδοτεί το σχηματισμό αστέρων- σε μια εποχή που το σύμπαν ήταν μόλις μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια. Το εύρημα—που έγινε από τη Συστοιχία Μεγάλων Χιλιοστών/Υποχιλιοστών Atacama (ALMA)—θα μπορούσε να βοηθήσει τους αστρονόμους να καταλάβουν πώς οι πρώιμοι γαλαξίες μεγάλωσαν σε αυτούς που παρατηρούμε σήμερα.

«Τα μοντέλα προέβλεψαν ακριβώς αυτό που είδαμε, κάτι που είναι πραγματικά συναρπαστικό», λέει ο επικεφαλής της ομάδας Roberto Maiolino από το Πανεπιστήμιο του Cambridge στο Ηνωμένο Βασίλειο. "Αυτό σημαίνει ότι πάμε στη σωστή κατεύθυνση για να κατανοήσουμε πώς σχηματίστηκαν οι γαλαξίες."

Οι γαλαξίες και τα αστέρια στο πρώιμο σύμπαν πιστεύεται ότι ήταν πολύ διαφορετικοί από αυτούς που βλέπουμε γύρω μας τώρα. Τα περισσότερα από τα συστατικά τους ήταν απλό υδρογόνο και ήλιο από τη μεγάλη έκρηξη. Άλλα, βαρύτερα στοιχεία ήταν σπάνια εκείνη την πρώιμη εποχή, καθώς τα περισσότερα σφυρηλατήθηκαν μόνο αργότερα σε φούρνους αστεριών που έπρεπε να πεθάνουν και να εκραγούν για να αναμειχθούν αυτά τα στοιχεία με το υδρογόνο.

Ως αποτέλεσμα, οι πρώτες γενιές των αστεριών ήταν πλούσιες σε υδρογόνο. Η καύση αυτού του καυσίμου τα έκανε να μεγαλώσουν και να καούν ζεστά και γρήγορα. Εξέπεμψαν έντονη ακτινοβολία, η οποία ζέστανε όλο το αέριο στον γαλαξία, καθιστώντας τον ανίκανο να κρυώσει και να συνενωθεί σε νέα αστέρια. Όταν αυτά τα υπερτροφοδοτημένα πρώιμα αστέρια τελείωσαν από καύσιμα και εξερράγησαν ως σουπερνόβα, θα είχαν εκτινάξει το διαστρικό αέριο ακριβώς έξω από τον γαλαξία.

Αυτή η πρόβλεψη δημιουργεί ένα πρόβλημα για τους αστροφυσικούς:Εάν η πρώιμη γενιά των άστρων απάλλασσε τους γαλαξίες από το ψυχρό αέριο, οι γαλαξίες θα πέθαιναν σύντομα, ανίκανοι να δημιουργήσουν νέα αστέρια και να εξελιχθούν περαιτέρω. Οι θεωρητικοί πιστεύουν ότι οι βιώσιμοι γαλαξίες πρέπει να αντλούν φρέσκο ​​δροσερό αέριο από τον περιβάλλοντα χώρο. Αλλά οι αστρονόμοι δεν μπορούσαν να ελέγξουν τους γαλαξίες εκείνης της αρχέγονης εποχής, πριν το σύμπαν γίνει 1 δισεκατομμύριο ετών, επειδή μας φαίνονται ως κηλίδες φωτός.

Μπείτε στο ALMA. Τα πιάτα του συλλέγουν μήκη κύματος περίπου ένα χιλιοστό ή λιγότερο - πολύ μικρότερα από αυτά που ανιχνεύονται από τα παραδοσιακά ραδιοτηλεσκόπια. Τέτοια σήματα παράγονται όχι από λαμπρά αστέρια αλλά από ψυχρότερα αντικείμενα όπως το αέριο. Το ALMA, που βρίσκεται ψηλά στα βουνά της βόρειας Χιλής και είναι ακόμα υπό κατασκευή, είναι επίσης τάξεις μεγέθους πιο ευκρινές και πιο ευαίσθητο από παρόμοια τηλεσκόπια, επειδή αποτελείται από πολλά ξεχωριστά πιάτα -66 όταν ολοκληρωθεί- όλα λειτουργούν μαζί ως ένα γιγάντιο όργανο. Η ομάδα του Maiolino χρησιμοποίησε 30 από τα πιάτα της ALMA για να αναζητήσει την αμυδρή λάμψη του ιονισμένου άνθρακα—ένα δείκτη για το είδος του ψυχρού αερίου από το οποίο σχηματίζονται τα αστέρια.

Εστιάζοντας σε έναν γαλαξία που ονομάζεται BDF3299, μόλις 800 εκατομμύρια χρόνια μετά τη μεγάλη έκρηξη, η ομάδα αναφέρει διαδικτυακά αυτόν τον μήνα στις Μηνιαίες ειδοποιήσεις της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας ότι μπορούσε να δει λίγο άνθρακα στο κέντρο του και μια μεγάλη συστάδα αερίου άνθρακα μόνο στη μία πλευρά. Αυτή η συστάδα αερίου δεν είχε κανένα αστέρι που να σχετίζεται με αυτό, έτσι οι ερευνητές κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι ήταν δροσερό φρέσκο ​​καύσιμο είτε σε τροχιά γύρω από το BDF3299 είτε σε διαδικασία πτώσης σε αυτό. "Η συσσώρευση ψυχρού μοριακού αερίου θεωρείται ότι είναι ένας βασικός μηχανισμός στην εξέλιξη των γαλαξιών. Αυτή είναι η πρώτη φορά που έχει δει να λειτουργεί σε ένα τέτοιο αρχέγονο σύστημα", λέει ο Maiolino.

Άλλοι ειδικοί συμφωνούν. "Γνωρίζουμε ότι ο ανεφοδιασμός πρέπει να συνεχιστεί στο πρώιμο σύμπαν για να φτάσουμε στους γαλαξίες που βλέπουμε σήμερα. Αυτή είναι μια ωραία πρώτη ματιά σε αυτό", λέει ο αστρονόμος Timothy Davis από το Πανεπιστήμιο του Hertfordshire στο Ηνωμένο Βασίλειο, ο οποίος δεν συμμετείχε σε η μελέτη. "Χωρίς την ευαισθησία του ALMA θα ήταν αδύνατο να δούμε αυτού του είδους τις λεπτομέρειες. Είναι πολύ σημαντικό."

Η ομάδα μόλις έλαβε νέα δεδομένα από την ALMA με υψηλότερη ποιότητα και μεγαλύτερη ανάλυση, επομένως τις επόμενες εβδομάδες ελπίζουν να δουν περισσότερες λεπτομέρειες για το εισερχόμενο αέριο. "Θα είμαστε σε θέση να εντοπίσουμε λεπτομέρειες της διαδικασίας προσαύξησης", λέει ο Maiolino.