Οι αστρονόμοι κατασκοπεύουν τους γείτονες του Γαλαξία, αξιολογώντας την ποσότητα φωτός που διαφεύγει από αυτούς και πώς αυτό συνδέεται με τις φυσικές ιδιότητες κάθε γαλαξία.
Αυτή η βαθιά έρευνα του τοπικού μας σύμπαντος θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα τους πρώτους μακρινούς γαλαξίες που παρατηρούνται σήμερα από το Διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) και το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble.
Επειδή οι γαλαξίες στο πρωτόγονο σύμπαν είναι απίστευτα αχνοί και επομένως δύσκολο να παρατηρηθούν, μια ομάδα αστρονόμων με επικεφαλής τον Jens Melinder του Πανεπιστημίου της Στοκχόλμης στη Σουηδία ξεκίνησε να δημιουργήσει ένα δείγμα αναφοράς γαλαξιών στη γειτονιά μας. Γαλαξίας.
Σχετίζεται με: Γαλαξίες: συγκρούσεις, τύποι και πώς σχηματίζονται
Συγκεκριμένα, ο Melinder και οι συνάδελφοί του συνέλεξαν και συγκρότησαν δεδομένα για ένα ειδικό μήκος κύματος υπεριώδους ακτινοβολίας από αυτούς τους τοπικούς γαλαξίες γνωστούς ως φως άλφα Lyman.
Lyman Alpha Light Βρίσκεται στο φως του αερίου που περιβάλλει τα πιο καυτά αστέρια, πράγμα που σημαίνει ότι βρίσκεται ιδιαίτερα σε γαλαξίες που σχηματίζουν αστέρια. Η περίοδος αιχμής του σχηματισμού άστρων στο σύμπαν συνέβη πριν από περίπου 10 δισεκατομμύρια χρόνια, επομένως το φως άλφα του Lyman είναι ένας πολύ καλός τρόπος για να μελετήσουμε τους γαλαξίες που υπήρχαν όταν το σύμπαν ήταν μόλις τεσσάρων δισεκατομμυρίων ετών. (Αυτός μεγάλη έκρηξη που δημιούργησε το σύμπαν μας συνέβη πριν από περίπου 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια).
Αλλά η αποκωδικοποίηση των πληροφοριών που μεταφέρονται από αυτό το φως μπορεί να είναι δύσκολη, καθώς η διαδρομή που οδηγεί σε όργανα όπως hubble και το JWST είναι πολύπλοκο.
Το φως άλφα Lyman κάνει τη γραφική διαδρομή γύρω από το σύμπαν
Το ακριβές μήκος κύματος του φωτός άλφα Lyman και η κατεύθυνση από την οποία ταξιδεύει είναι παράγοντες που επηρεάζονται από τις φυσικές διεργασίες που αντιμετωπίζει καθώς φεύγει από την πηγή του. γαλαξίας. Οι περιοχές αυτών των γαλαξιών με διαφορετικές φυσικές συνθήκες μέσω των οποίων ταξιδεύει το φως άλφα Lyman μπορούν να αλλάξουν τη διαδρομή των μεμονωμένων φωτονίων που συνθέτουν το φως, να αλλάξουν το μήκος κύματός του και ακόμη και να απορροφήσουν ένα κλάσμα του φωτός.
Το γεγονός ότι το φως άλφα Lyman μπορεί να βρει ζεστές περιοχές, σκονισμένες περιοχές ή τομείς με σύννεφα ισχυρής ροής αερίου στον γαλαξία του και κατά τη διάρκεια του ταξιδιού του σημαίνει ότι, όταν φτάσει σε εμάς, οι πληροφορίες που μεταφέρει μπορεί να είναι δύσκολο να ανιχνευθούν.
Ωστόσο, εάν είναι δυνατή μια ακριβής ερμηνεία αυτού του φωτός μετά το περίπλοκο ταξίδι του, μπορεί να αποκαλύψει σημαντικές ποσότητες πληροφοριών σχετικά με τις φυσικές ιδιότητες των γαλαξιών από τους οποίους προέρχεται.
Για να κατανοήσει καλύτερα αυτές τις εκπομπές και να δημιουργήσει το Lyman Alpha Reference Sample (LARS), η ομάδα επέλεξε 45 τοπικούς γαλαξίες που έχουν εκτεταμένο σχηματισμό άστρων και τους παρατήρησε σε ολόκληρο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Αυτό επέτρεψε στην ομάδα να συμπεράνει πόσο φως άλφα Lyman διαφεύγει από κάθε γαλαξία και πώς αυτό το κλάσμα συσχετίζεται με τις φυσικές ιδιότητες αυτού του γαλαξία.
Ένα από τα πιο σημαντικά ευρήματα στα οποία κατέληξαν οι αστρονόμοι είναι η σύνδεση μεταξύ της ποσότητας αερίου, πλάσματος (το οποίο είναι ένα υπερκαυτό ηλεκτρικά φορτισμένο αέριο) και σκόνης που περιβάλλουν τους γαλαξίες που μελέτησαν και την ποσότητα του φωτός άλφα Lyman που διαφεύγει από αυτούς.
«Υπάρχει σαφής συσχέτιση μεταξύ της ποσότητας κοσμικής σκόνης που έχει ένας γαλαξίας και της ποσότητας του Lyman που εκπέμπει». είπε ο Melinder σε δήλωσή του. «Αυτό ήταν αναμενόμενο, επειδή η σκόνη απορροφά το φως, αλλά τώρα έχουμε ποσοτικοποιήσει το αποτέλεσμα».
Οι επιστήμονες μπόρεσαν επίσης να προσδιορίσουν πώς αυτό το αέριο κατανέμεται στους γαλαξίες και πώς κινείται μέσα από αυτούς.
Η ομάδα ανακάλυψε μια σύνδεση μεταξύ της συνολικής μάζας του αστέρια σε έναν γαλαξία με την ποσότητα του φωτός άλφα Lyman που μπορεί να διαφύγει, αν και αυτή η σύνδεση είναι λιγότερο σαφής από τη σχέση μεταξύ αερίου και διαφυγής αυτού του φωτός.
Ωστόσο, αυτό που δεν φαίνεται να σχετίζεται με τη διαφυγή του φωτός άλφα Lyman στους γαλαξίες είναι ο ρυθμός με τον οποίο αυτοί οι γαλαξίες σχηματίζουν νέα αστέρια.
Σχετίζεται με: Το πρώιμο σύμπαν ήταν γεμάτο με αστέρια 10.000 φορές το μέγεθος του ήλιου μας, σύμφωνα με μια νέα μελέτη
Το φως άλφα του Λάιμαν «μικραίνει» τους γαλαξίες
Ένα πράγμα που η ομάδα ανακάλυψε ότι θα μπορούσε να είναι ιδιαίτερα σημαντικό είναι το γεγονός ότι όταν παρατηρούνται σε άλλα μήκη κύματος φωτός, αυτοί οι γαλαξίες εμφανίζονται ξαφνικά πολύ μεγαλύτεροι. Αυτό είναι ένα φαινόμενο που οι αστρονόμοι έχουν δει στο παρελθόν.
«Βλέπουμε το ίδιο αποτέλεσμα σε προσομοιώσεις γαλαξιών σε υπολογιστή με υπολογισμούς για το πώς το Lyman alpha ταξιδεύει μέσα από αέρια σύννεφα στο διαστρικό διάστημα», είπε στην ίδια δήλωση το μέλος της ομάδας Peter Laursen, ερευνητής στο Cosmic Dawn Center στη Δανία. «Αυτό επιβεβαιώνει ότι έχουμε μια αρκετά καλή θεωρητική κατανόηση της φυσικής που παίζει».
Είναι σημαντικό να λαμβάνεται υπόψη αυτό το φαινόμενο κατά την παρατήρηση πρώιμων και μακρινών γαλαξιών, επειδή το φως από το περιβάλλον τους μπορεί να είναι πολύ αχνό για να ανιχνευθεί ή μπορεί να ξεπεράσει τα όρια των ανιχνευτών που τους παρατηρούν. Αυτό σημαίνει ότι η εξέταση και η ποσοτικοποίηση αυτού του φαινομένου όπως φαίνεται στο LARS θα μπορούσε να βοηθήσει τους αστρονόμους να το εξηγήσουν καλύτερα και επομένως να προσδιορίσουν με μεγαλύτερη ακρίβεια το μέγεθος των πρώτων γαλαξιών.
«Αυτά τα αποτελέσματα θα βοηθήσουν στην ερμηνεία των παρατηρήσεων πολύ μακρινών αλλά παρόμοιων γαλαξιών που παρατηρήθηκαν με τα διαστημικά τηλεσκόπια Hubble και James Webb», κατέληξε ο Melinder. «Η κατανόηση της λεπτομερούς αστροφυσικής αυτού του τύπου γαλαξιών είναι ζωτικής σημασίας για την ανάπτυξη θεωριών σχετικά με το πώς σχηματίστηκαν και εξελίχθηκαν οι πρώτοι γαλαξίες».
Η έρευνα της ομάδας δημοσιεύθηκε νωρίτερα αυτό το μήνα στο Astrophysical Journal Supplement Series.