Mimo że statek kosmiczny wyczerpał zapasy płynnego helu chłodzącego, niezbędnego do obserwowania energii podczerwonej odległego Wszechświata, dane zebrane przez obserwatorium kosmiczne Herschel ESA nadal pomagają rozwikłać kosmiczne tajemnice - takie jak to, jak wczesne galaktyki eliptyczne tak szybko rozrosły się, wypełniając razem z gwiazdami, a następnie, nagle, całkowicie wyłączając formowanie się gwiazd.
Teraz, korzystając z informacji zebranych początkowo przez Herschela, a następnie badając bliżej kilka innych obserwatoriów kosmicznych i naziemnych, naukowcy odkryli „brakujące ogniwo” w ewolucji wczesnych eliptycznych: olbrzymie iskrzące gwiazdy połączenie dwóch masywnych galaktyk, złapane w akcie, gdy Wszechświat miał zaledwie 3 miliardy lat.
To była od dawna kosmologiczna zagadka: jak powstały masywne galaktyki we wczesnym Wszechświecie? Obserwacje odległych dużych galaktyk eliptycznych pełnych starych czerwonych gwiazd (i kilku jasnych, młodych) istniejących w czasach, gdy Wszechświat miał zaledwie kilka miliardów lat, po prostu nie zgadzają się z tym, jak kiedyś powstawały takie galaktyki - mianowicie poprzez stopniowa akumulacja wielu mniejszych galaktyk karłowatych.
Ale taki proces wymagałby czasu - znacznie dłużej niż kilka miliardów lat. Kolejną sugestią jest to, że masywne galaktyki eliptyczne mogły powstać w wyniku zderzenia i połączenia dużych galaktyk, z których każda jest pełna gazu, pyłu i nowych gwiazd… i że połączenie wywołałoby szaloną formację jeszcze większej liczby gwiazd.
Badanie jasnego regionu odkrytego po raz pierwszy przez Herschela, o nazwie HXMM01, zidentyfikowało takie połączenie dwóch galaktyk, odległych o 11 miliardów lat świetlnych.
Ogromne galaktyki są połączone mostem gazu, a każda z nich ma masę gwiazdową około 100 miliardów słońc - i one rodzą nowe gwiazdy w niewiarygodnym tempie około 2000 rocznie.
„Patrzymy na młodszą fazę życia tych galaktyk - wybuch aktywności nastolatków, który nie potrwa długo”, powiedział Hai Fu z University of California w Irvine, główny autor nowego badania opisującego wyniki .
Ukryty za ogromnymi obłokami kosmicznego pyłu, Herschel szukał ciepła szukając nawet HXMM01.
„Te łączące się galaktyki pękają z nowymi gwiazdami i są całkowicie ukryte pod pyłem” - powiedziała współautorka Asantha Cooray, również z University of California w Irvine. „Bez detektorów dalekiej podczerwieni Herschela nie bylibyśmy w stanie widzieć przez pył ku akcji, która ma miejsce za nami”.
Herschel po raz pierwszy zauważył zderzający się duet na zdjęciach wykonanych za pomocą światła podczerwonego o większej długości fali, jak pokazano na zdjęciu powyżej po lewej stronie. Obserwacje z wielu innych teleskopów pomogły ustalić ekstremalny stopień powstawania gwiazd zachodzących w fuzji, a także jej niesamowitą masę.
Zdjęcie po prawej pokazuje widok z bliska, z krążącymi wokół galaktykami. Czerwone dane pochodzą z tablicy submilimetrowej Smithsonian Astrophysical Observatory na szczycie Mauna Kea na Hawajach i pokazują otoczone pyłem obszary formowania się gwiazd. Zielone dane, wykonane przez Very Large Array National Radio Astronomy Observatory, niedaleko Socorro, N.M., pokazują gazowy tlenek węgla w galaktykach. Ponadto niebieski pokazuje światło gwiazd.
Chociaż galaktyki w HXMM01 produkują tysiące nowych gwiazd każdego roku niż nasza Droga Mleczna, tak wysokie tempo formowania się gwiazd nie jest trwałe. Zbiornik gazu zawarty w układzie zostanie szybko wyczerpany, co spowoduje dalszy rozwój gwiazd i doprowadzi do starzenia się populacji małych, chłodnych, czerwonych gwiazd - skutecznie „wyłączając” powstawanie gwiazd, jak to zaobserwowano w innych wczesnych eliptycznych.
Dr Fu i jego zespół szacują, że przekształcenie całego gazu w gwiazdy zajmie około 200 milionów lat, a proces łączenia zostanie zakończony w ciągu miliarda lat. Końcowym produktem będzie masywna czerwona i martwa galaktyka eliptyczna o masie około 400 miliardów mas Słońca.
Badanie zostało opublikowane w internetowym numerze 22 maja Natura.
Przeczytaj więcej na temat aktualności ESA Herschel tutaj, a także na stronie NASA tutaj. Zobacz także animację galaktycznego połączenia poniżej:
Główne zdjęcie: ESA / NASA / JPL-Caltech / UC Irvine / STScI / Keck / NRAO / SAO
