Csillagformáló galaxisoknál vizsgálta a sötét anyagot a Herschel

A Herschel űrobszervatórium felfedte, mennyi sötét anyag kell ahhoz, hogy új, csillagokkal teli galaxis jöjjön létre.

A Herschel az Európai Űrügynökség missziója, számos értékes, NASA-hozzájárulással. Az eredmények kulcsfontosságúak annak megértésében, hogy a sötét anyag – a kozmoszt átható, láthatatlan anyag – miként járult hozzá a korai univerzumban a masszív galaxisok születéséhez.

Asantha Cooray amerikai csillagász szerint, „ha túl kevés sötét anyaggal indulunk el, a fejlődő galaxis elenyészik. Ha túl sok van belőle, akkor a gáz nem hűl le eléggé ahhoz, hogy egyetlen nagy galaxist formáljon, és számos, kisebb galaxis lesz a végeredmény. Amennyiben viszont pont megfelelő mennyiségű sötét anyag áll rendelkezésre, egy csillagontó galaxis jöhet létre”. A tanulmány a Nature-ben jelent meg.

Cooray és csapata a teleszkóp segítségével mérte le a 10-11 milliárd fényévre lévő, hatalmas, csillagformáló galaxisokból érkező infravörös fényt. A csillagászok úgy hiszik, ezek és más galaxisok a sötét anyag csomóiban jöttek létre, hasonlóan, mint a tojásban fejlődő csirke. A sötét anyag hatalmas csomói gravitációs kutakként funkcionálnak, amelyek összegyűjtik a galaxisok kialakulásához szükséges port és gázt. Amikor ezek elegye belezuhan a kútba, összetömörödik és lehűl, lehetővé teszi az új csillagok kialakulását. Végül elegendő csillag jön létre, és megszületik a galaxis.

A kutatók a Nagy Medve csillagképben tanulmányozták az égbolt úgynevezett Lockman-lyuk régióját, mert ott rendkívül alacsony a Tejútról származó porszennyezés mértéke. A csillagformálódás mértéke különösen magas az úgynevezett szubmilliméteres galaxisokban, amelyek a 13,7 milliárd éves univerzumban a legaktívabb csillagbölcsők közé tartoznak. Ezek a galaxisok azon kibocsátások révén kapták nevüket, amelyekkel észlelhetők számunkra, miközben gyors iramban távolodnak a Földtől. A kibocsátások hullámhossza kevesebb, mint egy milliméter hosszú. Ezekben az idős, fényes galaxisokban az új csillagok évente néhány ezres számban keletkeznek. Összehasonlításképpen, a Tejút évente mintegy 10 csillagot hoz létre.

A Herschel a nagyon távoli, hatalmas csillagformáló régiók kollekciójából érkező infravörös fény feltérképezésével még több adatot derített fel arról, hogy ez a galaxisalkotó folyamat miként működik. Ez a fény, az úgynevezett kozmikus infravörös háttér, olyan, mint egy pókháló, amely behálózza az égboltot. Mivel a Herschel nagy felbontással és gyorsan tud nagyobb területeket végigpásztázni, képes volt elkészíteni e háttérről az első részletes térképeket.

Miután lemérték a galaxisok fényességét, kiszámolták azt a minimális sötét anyagtömeget, amely a szubmilliméteres galaxis fejlődéséhez és fenntartásához kellett akkor, amikor az univerzum csillagformálása csúcsán volt. A sötét anyag megfelelő mennyisége a jelek szerint mintegy 300 milliárd Naptömeggel egyenértékű. Az érték soknak tűnik, ám a kutatók szerint mintegy tízszer kevesebb, mint a korábban becsült mennyiség.

A Herschel 2009 májusában indult küldetésére. A misszió nagy, 3,5 méteres teleszkópja számos objektum – az aszteroidáktól a planétákig saját Naprendszerünkben és távoli galaxisokban – infravörös fényének hosszabb hullámhosszait észleli. William Danchi, a Herchel NASA-kutatója szerint, „a felfedezés jelentős, mert azt mutatja, hogy a korai galaxisok a csillagformálódás sokkal erősebb periódusain estek át, mint napjaink Tejútja. Kiemeli az infravörös asztronómia fontosságát, lehetővé teszi, hogy betekintsünk a csillagközi por mögé, és csecsemőkorukban lássuk a csillagokat.”

Jamie Bock, a NASA Sugárhajtású Laboratóriumának kutatója szerint kiderült, hogy sokkal hatékonyabb ezeket a rendszereket vizsgálni, mint az egyes galaxisokat. „Olyan, mintha egy magazin képét olvasási távolságból vizsgálnánk. Nem észleljük az egyéni képpontokat, de látjuk az egész képet. A Herschel ilyen teljes képet ad nekünk a távoli galaxisokról, és megmutatja a sötét anyag hatását.” A térképek azt mutatják, a galaxisok sokkal inkább rendeződnek csoportokba, mint korábban hitték. Az összeálló galaxisok mennyisége a sötét anyag mennyiségétől függ.

Az eredmények a jelenlegi galaxis-formálódási és -evolúciós modellek újbóli átvizsgálását követeli meg. A csillagászok ugyanis korábban azt hitték, a galaxisoknak mintegy ötezer naptömegnyi sötét anyagra van szükségük a csillagszületés beindításához. 

(hirado.hu/NASA/Space.com)