İle
Simüle edilmiş bir görselleştirme, süper bilgisayar simülasyonlarından elde edilen verileri kullanarak bir galaksi ilkel kümesinin etrafındaki büyük ölçekli ısınma senaryosunu gösteriyor. Bunun, COSTCO-I protokol kümesinde gözlemlenene benzer bir senaryo olduğuna inanılıyor. Resmin ortasındaki sarı alan, birkaç milyon ışıkyılı boyunca uzanan devasa, sıcak bir gaz küresini temsil ediyor. Mavi renk, ilkkümenin dış bölgelerinde yer alan daha soğuk gazı ve sıcak gazı diğer yapılara bağlayan lifleri gösterir. Gaz dağılımının içine gömülü olan görüntüdeki beyaz noktalar, yıldızlardan yayılan ışıktır. Kredi: ÜÇ YÜZ İşbirliği
yılında yayınlanan yeni bir araştırma bu Astrofizik Dergi Mektupları Kavli Evrenin Fizik ve Matematiği Enstitüsü (Kavli IPMU) liderliğindeki uluslararası araştırmacılardan oluşan bir ekibin, evrenin belirli bölümlerinin galaksiler arası gaz ortamına benzer sıcaklıklara ısıtıldığına dair en eski belirtileri keşfettiğini bildiriyor. , şu anda evrendeki atomların çoğunluğunun bulunduğu yer.
Evrendeki tüm atomların büyük çoğunluğu, yaklaşık %90’ı, görünür galaksiler arasındaki boşlukları dolduran galaksiler arası gazda bulunabilir. Bu galaksiler arası ortam, şu anda 100.000 derece arasında değişen sıcaklıklarla sıcak ve karmaşık bir durumda. Santigrat araştırmacılar tarafından “Sıcak-Sıcak Galaksiler Arası Ortam” (WHIM) olarak adlandırılan 10 milyon santigrat derecenin üzerine kadar.
Bununla birlikte, 10 milyar yıldan daha uzun bir süre önce, evrendeki galaksilerin yıldızlarını oluşturmanın zirvesinde olduğu bir zamanda, galaksiler arası ortamın çoğu, 10.000 santigrat derecenin altındaki nispeten daha soğuk sıcaklıklarda var oldu ve bu da daha öngörülebilir ve kararlı bir aşama yarattı.
Kavli IPMU yüksek lisans öğrencisi Chenze Dong ve Proje Yardımcısı Profesörü Khee-Gan Lee liderliğindeki uluslararası bir araştırma ekibi, evrenin en uzak yamasının, evrenin sadece 3 milyar yaşında olduğu bir zamanda günümüzün WHIM’inin daha karakteristik sıcaklıklarına kadar ısındığını belirlediler. . Bu bölge, “COSTCO-I” olarak bilinen, toplam kütlesi Güneş’in kütlesinin 400 trilyon katından fazla olan ve birkaç milyon ışıkyılı genişliğe sahip bir galaksi ilkkümesi olan dev bir galaksiler topluluğudur ve yine Lee tarafından keşfedilmiştir. 2022’de Kavli IPMU’da bir araştırma ekibi.
Bu şekil, COSTCO-I gökada ilkkümesinin (üst panel) çevresinde gözlenen hidrojen emilimini, bilgisayar simülasyonlarından hesaplanan ilkkümenin varlığı göz önüne alındığında beklenen emilimle karşılaştırır. Güçlü hidrojen absorpsiyonu kırmızı ile gösterilir, düşük absorpsiyon mavi ile gösterilir ve orta derecede absorpsiyon yeşil veya sarı renklerle gösterilir. Şekildeki siyah noktalar, astronomların o bölgede galaksileri nerede tespit ettiklerini gösteriyor. Gökbilimciler, COSTCO-I konumunda (her iki panelde de merkezi bir yıldız olarak işaretlenmiştir), gözlemlenen hidrojen emiliminin o dönemde evrenin ortalama değerinden çok farklı olmadığını buldular. Bu şaşırtıcıdır, çünkü o bölgede, gözlemlenen yüksek gökada konsantrasyonuna karşılık gelen, milyonlarca ışıkyılı boyunca uzanan genişletilmiş hidrojen absorpsiyonu bulunması beklenebilir. Kredi: Dong ve ark.
Uzak evrendeki bunun gibi ilkel galaksiler düzenli olarak keşfedilse de, ekip Hawaii, Maunakea’daki WM Keck Gözlemevi’ndeki 10,3 metre çapındaki Keck-I Teleskobunu kullanarak COSTCO-I’i kapsayan morötesi spektrumları kontrol ettiğinde garip bir şey buldu. Ben.
Genellikle, galaksi ilk kümelerinin büyük kütlesi ve boyutu, ilk küme gazıyla ilişkili nötr hidrojen tarafından soğurulmanın neden olduğu 121,6 nanometrelik belirli dalga boyunda bakıldığında büyük bir gölge oluşturur.
Ancak COSTCO-I’in bulunduğu yerde soğurma gölgesi bulunamadı.
Dong, “Yokluğuna şaşırdık çünkü hidrojen absorpsiyonu galaksi ilkkümelerini aramanın yaygın yollarından biridir ve COSTCO-I yakınlarındaki diğer ilkkümeler bu absorpsiyon sinyalini gösteriyor” dedi.
İlkkümeyi izleyen nötr hidrojenin olmaması, ilkkümedeki gazın, evrende o sırada galaksiler arası ortam için beklenen soğuk durumun muhtemelen bir milyon derece üzerine ısıtılması gerektiğini gösterir.
“Günümüzün galaksiler arası ortamını kaynayan ve köpüren devasa bir kozmik güveç olarak düşünürsek, o zaman COSTCO-I muhtemelen tencerenin çoğu hala soğukken gökbilimcilerin uzak geçmişte gözlemlediği ilk kabarcıktır. ”dedi Lee.
“WHIM’in özellikleri ve kökeni şu anda astrofizikteki en büyük sorulardan biri olmaya devam ediyor ve WHIM’in erken ısıtma bölgelerinden birine bir göz atabilmek, galaksiler arası gazın kaynayarak Galaksiye dönüşmesine neden olan mekanizmaları ortaya çıkarmaya yardımcı olacak.” günümüz köpüğü. Bunun nasıl olabileceğine dair birkaç olasılık var, ancak bu ya yerçekimsel çöküş sırasında birbirleriyle çarpışırken ısınan gazdan olabilir ya da dev radyo jetleri, ilkküme içindeki süper kütleli karadeliklerden enerji pompalıyor olabilir” dedi.
“COSTCO-I, protocluster evrimi açısından bile ilginç. Gökbilimciler normalde onları bulmak için galaksilerdeki veya galaksiler arası ortamdaki protokümeleri ararlar. Ancak COSTCO-I, bu geleneksel yöntemlerle bulunamaz. Ortak yazar ve JSPS Yurtdışı Araştırma Görevlisi Rieko Momose, gelecekteki PFS araştırması, COSTCO-I gibi daha fazla protocluster’ı arayabilecek ve bunların evrimini ortaya çıkarabilecektir.
Galaksiler arası ortam, galaksilere ham madde besleyen gaz rezervuarını temsil eder ve sıcak gaz, yıldızları oluşturmak için galaksilere ne kadar kolay akabilecekleri konusunda soğuk gazdan farklı davranır. Erken evrende WHIM’in büyümesini doğrudan inceleyebilmek, gökbilimcilerin galaksi oluşumunun ve onu besleyen gazın yaşam döngüsünün tutarlı bir resmini oluşturmasına izin verecektir.
Kavli IPMU astronomları şu anda, Maunakea’daki 8.2m Subaru Teleskobu için Subaru Prime Focus Spektrografı (PFS) olarak bilinen, güçlü ve yeni bir çok nesneli spektrografın geliştirilmesiyle yoğun bir şekilde ilgileniyorlar. Subaru PFS ile gökbilimciler, mevcut çalışmadakinden 40 kat daha büyük hacimlerin haritasını çıkarabilecek ve yüzlerce galaksi ilkel kümesindeki gaz özelliklerini inceleyebilecek.
Referans: “Observational Evidence for Large-scale Gas Heating in a Galaxy Protocluster at z = 2.30” Chenze Dong, Khee-Gan Lee, Metin Ata, Benjamin Horowitz ve Rieko Momose, 14 Mart 2023, Astrofizik Dergi Mektupları.
DOI: 10.3847/2041-8213/acba89