Un grupo de investigadores que usa el instrumento Suprime-Cam en el Telescopio Subaru descubrió alrededor de 80 galaxias jóvenes que existieron en el universo temprano aproximadamente 1.200 millones de años después del Big Bang. El equipo, con miembros de la Universidad Ehime, la Universidad de Nagoya, TohokuLa Universidad, el Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial STScI en los EE. UU. Y el Instituto de Tecnología de California, luego realizaron análisis detallados de los datos de imágenes de estas galaxias tomadas por la Cámara Avanzada para Encuestas ACS en el Telescopio Espacial Hubble.las galaxias se resuelven espacialmente en las imágenes de ACS. Entre ellas, 8 galaxias muestran estructuras de doble componente y las 46 restantes parecen tener estructuras alargadas. A través de investigaciones adicionales usando una simulación por computadora, el grupo descubrió que las estructuras alargadas observadas pueden reproducirse sidos o más galaxias residen muy cerca unas de otras.
Estos resultados sugieren fuertemente que 1.200 millones de años después del Big Bang, los grupos galácticos en el universo joven crecen para convertirse en grandes galaxias a través de fusiones, lo que luego provoca la formación activa de estrellas. Esta investigación se realizó como parte del programa de tesorería deHubble Space Telescope HST, "Cosmic Evolution Survey COSMOS". La poderosa capacidad de estudio del Subaru Telescope proporcionó la base de datos esencial de los objetos candidatos en el universo temprano para este proyecto de investigación.
La importancia de estudiar las primeras galaxias
En el universo actual, en un punto 13.8 mil millones de años después del Big Bang, hay muchas galaxias gigantes como nuestra Vía Láctea, que contiene alrededor de 200 mil millones de estrellas en un disco de cien mil años luz de diámetro. Sin embargo, definitivamente no huboa las galaxias les gusta en la época justo después del Big Bang.
Los grupos pre-galácticos parecen haberse formado en el universo unos 200 millones de años después del Big Bang. Estas fueron nubes de gas frío mucho más pequeñas que las galaxias gigantes actuales en un factor de 100, con masas más pequeñas en un factor de un millón.Las primeras galaxias se formaron cuando nacieron las primeras estrellas en estos cúmulos de gas. Estos pequeños cúmulos galácticos experimentaron fusiones continuas con los cúmulos circundantes y eventualmente se convirtieron en grandes galaxias.
Se han realizado muchos esfuerzos a través de estudios profundos para detectar galaxias activamente formadoras de estrellas en el universo joven. Como resultado, ahora se sabe que las distancias de las primeras galaxias son de más de 13 mil millones de años luz. Las vemos enuna época en que la edad del universo era de solo 800 millones de años o alrededor del 6% de la edad actual. Sin embargo, dado que la mayoría de las galaxias en el universo joven eran bastante pequeñas, sus estructuras detalladas aún no se han observado.
Explorando el Universo Joven usando el Telescopio Subaru y el Telescopio Espacial Hubble
Si bien el amplio campo de visión del Telescopio Subaru ha jugado un papel importante en la búsqueda de galaxias tan jóvenes, se requiere la alta resolución espacial del Telescopio Espacial Hubble HST para investigar los detalles de sus formas y estructuras internas.El equipo analizó un punto hace 12.600 millones de años utilizando un enfoque doble: el primer paso fue utilizar el telescopio Subaru en un estudio profundo para buscar las primeras galaxias y luego seguirlo para investigar sus formas con la cámara avanzadapara encuestas ACS a bordo del HST. La ACS reveló que 8 de las 54 galaxias tienen estructuras de doble componente, donde dos galaxias parecen estar fusionándose entre sí Nota 1.
Entonces, surgió una pregunta sobre si las 46 galaxias restantes son realmente galaxias individuales. Aquí, el equipo de investigación cuestionó por qué muchas de estas galaxias muestran formas alargadas en las imágenes HST / ACS. Esto se debe a que tales formas alargadas, junto con elLa correlación positiva entre la elipticidad Nota 2 y el tamaño, sugiere fuertemente la posibilidad de que dos galaxias pequeñas residan tan cerca una de la otra que no puedan resolverse en dos galaxias distintas, incluso utilizando ACS.
Para examinar si la idea de galaxias muy pobladas es viable, los investigadores llevaron a cabo las llamadas simulaciones por computadora de Monte Carlo. Primero, el grupo colocó dos fuentes artificiales idénticas en ubicaciones aleatorias con varias separaciones angulares en la imagen ACS real observada. Luego,el grupo trató de extraer las imágenes con el mismo método utilizado para la imagen ACS real observada y midió sus elipticidades y tamaños.
La distribución simulada reproduce muy bien los resultados observados. Es decir, la mayoría de las galaxias que se observaron como fuentes únicas en las imágenes HST / ACS son en realidad dos galaxias fusionadas. Sin embargo, las distancias entre dos galaxias fusionadas son tan pequeñas que no puedenser resuelto espacialmente, ¡incluso por la alta resolución de HST!
Si esta idea es válida para las galaxias que parecen ser individuales, entonces es posible suponer que las galaxias con la mayor tasa de actividades tienen los tamaños más pequeños. Esto se espera porque los tamaños más pequeños implican la separación más pequeña entre dos galaxias fusionadasSi este es el caso, tales galaxias experimentarían una intensa actividad de formación estelar provocada por sus fusiones.
Por otro lado, algunas galaxias con los tamaños más pequeños son pares moderadamente separados, pero se observan a lo largo de la línea de visión, o son solo galaxias formadoras de estrellas aisladas. Estas son básicamente las mismas que las galaxias de gran tamaño.
El equipo de investigación ha confirmado que la relación observada entre la actividad de formación de estrellas y el tamaño se explica constantemente por la idea del equipo.
Hasta la fecha, se han investigado las formas y estructuras de pequeñas galaxias jóvenes usando ACS en HST. Si se detectó una fuente como una sola fuente de ACS, se trató como una galaxia única y se evaluaron sus parámetros morfológicos. Esta investigación sugiereque una galaxia tan pequeña puede consistir en dos o tal vez más galaxias interactuando / fusionándose ubicadas tan juntas que ni siquiera pueden ser resueltas por la alta resolución angular del SCA.
Mirando hacia el futuro de estudiar el pasado
Las teorías actuales de formación de galaxias predicen que las galaxias pequeñas en el universo joven evolucionan en galaxias grandes a través de fusiones sucesivas. La pregunta sigue siendo: ¿cuál es el siguiente paso en los estudios de observación para la formación de galaxias en el universo joven? Este es uno de los campos fronterizos querequiere futuros "súper telescopios", por ejemplo, el Telescopio de Treinta Metros TMT y el Telescopio Espacial James Webb JWST. Permitirán los próximos avances en el estudio de la formación y evolución temprana de galaxias.
Nota :
1. Un tamaño medio es decir, un diámetro medio del círculo que encierra la mitad de la luz total de la galaxia de galaxias pequeñas individuales es de aproximadamente 5,5 mil años luz kly. Una distancia media entre las dos galaxias pequeñas, que es la distancia proyectada en el cielo, es de 13 kly 13,000 años luz.
2. La elipticidad se define como 1 - b / a, donde a y b representan los radios mayor y menor de una elipse. En el caso de un círculo, la elipticidad es igual a cero porque a es igual a b. A más alargadala forma da como resultado una elipticidad mayor.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Institutos Nacionales de Ciencias Naturales . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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