Najstarsze galaktyki we wszechświecie pływają tuż poza Drogą Mleczną

Łatwo jest żyć obok kogoś przez bardzo długi czas, nie dowiadując się o nim wiele, ale czasami nasi sąsiedzi mogą okazać się o wiele bardziej interesujący niż zakładamy, zwłaszcza gdy są naszymi galaktyczny sąsiedzi. Może się okazać, że mają świetne historie do opowiedzenia - lub że są najstarszymi galaktykami w dziwacznym wszechświecie. I hej, nie wiedziałbyś o tym, dokładnie tak się stało, gdy międzynarodowy zespół astronomów przyjrzał się bliżej słabym galaktykom otaczającym naszą galaktykę, Drogę Mleczną.

W artykule opublikowanym w czwartek Astrophysical Journal, astronomowie z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i Institute for Computational Cosmology na Durham University w Wielkiej Brytanii przedstawiają dowody, że galaktyki karłowate otaczające nasze są jednymi z najstarszych we wszechświecie. Te małe, słabe galaktyki mają potencjalnie ponad 13 miliardów lat, uformowały się pod koniec tak zwanych wczesnych „ciemnych wieków” wszechświata, kiedy materia ostygła przez około 100 milionów lat po Wielkim Wybuchu.

Ale to nie było nawet to, czego szukali.

„Było to coś nieoczekiwanego odkrycia na pewnym poziomie, ponieważ rozpoczęliśmy projekt z nadzieją, że rzeczywiście zrobimy coś innego, co było w zasadzie policzyć liczbę małych galaktyk wokół galaktyk podobnych do Drogi Mlecznej”, dr Sownak Bose, stażysta podoktorancki w Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i pierwszy autor badania mówi Odwrotność. „To było proste ćwiczenie liczenia.”

Bose i jego koledzy badali „funkcję jasności” tych galaktyk karłowatych. Miara ta opisuje rozkład jasności w skupisku obiektów - ile galaktyk ma pewną jasność - używając modelu Lambda Cold Dark Matter, standardu model kosmologii. Mówiąc najprościej, funkcja jasności jest sposobem opisywania galaktyk lub innych gromad gwiazd, które jest dużo łatwiejsze niż opisywanie każdej pojedynczej gwiazdy w masie. Kiedy narysowali funkcję jasności naszych słabych galaktycznych sąsiadów, Bose i jego koledzy odkryli, że galaktyki niemal podążały gładką krzywą, w której było więcej słabych i mniej jasnych.

Kluczową frazą jest tutaj „prawie”.

„W rzeczywistości była to prosta linia z czymś w rodzaju załamania, coś w rodzaju doliny” - mówi Bose. „Po kilku eksperymentach zdaliśmy sobie sprawę z tego, co pasuje do tej cechy, w skali, w której galaktyki przechodzą od tych, które powstały bardzo wcześnie, pod koniec tak zwanych wczesnych ciemnych wieków, i tych, które powstały znacznie później.” W innych Słowa te uświadomiły sobie, że ten spadek rozkładu jasnych i słabych galaktyk podzielił starsze galaktyki z młodszych galaktyk, trend pasujący do modelu LCDM, który powiedział im, że są na czymś.

„To było zaskakujące, jak dobrze nasze modele zgodziły się z danymi!” Dr Alis Deason, pracownik naukowy Uniwersytetu Royal Society w ICC i jeden ze współautorów badania, opowiada Odwrotność. Ale oczywiście zauważa, że ​​musieli upewnić się, że mają rację. „Naszą pierwszą reakcją był ostrożny optymizm i mnóstwo testów!”

Po dalszej analizie naukowcy doszli do wniosku, że słabsze, mniejsze galaktyki musiały uformować się znacznie dłużej niż nowsze. Ponieważ gwiazdy w galaktykach wytwarzają dużo śmieci atomowych i zanieczyszczeń, gdy umierają w supernowych, jeśli gwiazdy przestały się tworzyć bardzo dawno temu, ich domowe galaktyki powinny mieć mniej śmieci od supernowych, co czyni je ciemniejszymi niż galaktyki, które powstały niedawno i miał więcej materiału do wciągnięcia z innych galaktyk i supernowych.

„Stwierdzamy, że stare galaktyki są mniej masywne pod względem liczby gwiazd” - mówi Bose. „Daje ci ten obraz, w którym małe galaktyki tworzą pierwsze, a większe tworzą znacznie później po połączeniu wielu małych rzeczy”.

Zarówno Bose, jak i Deason starają się zauważyć, że nie odkryć te starożytne galaktyki, ale po prostu zidentyfikowały je jako jedne z najstarszych wszechświatów. Niemniej jednak jest to wielka sprawa, ponieważ te bezpośrednie obserwacje potwierdzają, że model LCDM wszechświata jest prawdopodobnie poprawny, co oznacza, że ​​funkcja jasności może być rozsądnym sposobem na określenie wieku galaktyki.

Teraz, kiedy zidentyfikowali te stare galaktyki, naukowcy mogą przyjrzeć się im jeszcze dokładniej, aby poznać warunki wczesnego wszechświata.

„Chcielibyśmy zbadać, w jaki sposób możemy wykorzystać te małe galaktyki karłowate, aby dowiedzieć się więcej o wczesnym wszechświecie” - mówi Deason. „Na przykład, jakie mogą być ich właściwości (np. Rozmiary, skład chemiczny) o tych krytycznych wczesnych stadiach powstawania galaktyk?”