Tot stand komen, sterrenstelsels hebben een constant dieet van koude gassen nodig om zwaartekrachtinstorting te ondergaan. Hoe groter de melkweg, hoe meer koud gas het nodig heeft om samen te smelten en te groeien.

Massieve sterrenstelsels die in het vroege heelal worden gevonden, hadden veel koud gas nodig - een opslag van in totaal maar liefst 100 miljard keer de massa van onze zon.

Maar waar kwamen deze vroeg, supergrote sterrenstelsels zoveel koud gas krijgen als ze werden ingesloten door een warmere omgeving?

In een nieuwe studie, astronomen onder leiding van de Universiteit van Iowa rapporteren rechtstreeks, observationeel bewijs van stromen koud gas die volgens hen deze vroege, enorme sterrenstelsels. Ze ontdekten pijpleidingen voor koud gas die door de hete atmosfeer sneden in de halo van donkere materie van een vroeg massief sterrenstelsel. het leveren van de materialen voor de melkweg om sterren te vormen.

Ongeveer twee decennia geleden, natuurkundigen die met simulaties werkten, theoretiseerden dat tijdens het vroege heelal, kosmische filamenten vervoerden koud gas en embryonale, knooppuntvormige sterrenstelsels tot een halo van donkere materie, waar het allemaal samenklonterde om enorme sterrenstelsels te vormen. De theorie ging ervan uit dat de filamenten smal en dicht gevuld zouden moeten zijn met koud gas om te voorkomen dat ze worden afgepeld door de warmere omringende atmosfeer.

Maar de theorie ontbrak direct bewijs. In dit onderzoek, wetenschappers bestudeerden een gasvormig gebied rond een enorm sterrenstelsel dat werd gevormd toen het universum ongeveer 2,5 miljard jaar oud was, of slechts 20% van zijn huidige leeftijd. De melkweg was voorheen niet bestudeerd, en het kostte het team vijf jaar om de exacte locatie en afstand te bepalen (via de roodverschuiving). Het team had een speciaal uitgerust observatorium nodig, de Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array, omdat de omgeving van het doelstelsel zo stoffig is dat het alleen te zien is in het submillimeterbereik van het elektromagnetische spectrum.

"Het is het prototype, het eerste geval waarin we een stroom op haloschaal ontdekten die een zeer massief sterrenstelsel voedt, " zegt Hai Fu, universitair hoofddocent in Iowa's Department of Physics and Astronomy en de hoofd- en corresponderende auteur van de studie. "Op basis van onze waarnemingen, dergelijke stromen kunnen het reservoir in ongeveer een miljard jaar vullen, wat veel korter is dan de hoeveelheid tijd die beschikbaar was voor de melkweg in het tijdperk dat we waarnamen."

Cruciaal, de onderzoekers vonden twee achtergrondquasars die op korte hoekafstanden van het doelstelsel worden geprojecteerd, net zoals hoe de beweging van Jupiter en Saturnus ze dichter bij elkaar bracht wanneer ze vanaf de aarde werden bekeken tijdens de Grote Conjunctie van afgelopen december. Door deze unieke configuratie het licht van de quasars dat door het halogas van het voorgrondstelsel drong, liet chemische "vingerafdrukken" achter die het bestaan ​​van een smalle stroom koud gas bevestigden.

Die chemische vingerafdrukken toonden aan dat het gas in de stromen een lage concentratie zware elementen zoals aluminium, koolstof, ijzer, en magnesium. Aangezien deze elementen worden gevormd wanneer de ster nog schijnt en worden vrijgegeven in het omringende medium wanneer de ster sterft, de onderzoekers bepaalden dat de koude gasstromen van buiten naar binnen moesten komen, in plaats van uit het sterrenstelsel zelf te worden verdreven.

"Van de 70 000 starburst-sterrenstelsels in ons onderzoek, dit is de enige die verband houdt met twee quasars die beide dichtbij genoeg zijn om het halogas te onderzoeken. Nog meer, beide quasars worden aan dezelfde kant van de melkweg geprojecteerd, zodat hun licht kan worden geblokkeerd door dezelfde stroom op twee verschillende hoekafstanden.' Fu zegt. 'Dus, Ik voel me enorm gelukkig dat de natuur ons deze kans heeft gegeven om deze belangrijke slagader te detecteren die naar het hart van een fenomenaal sterrenstelsel leidt tijdens zijn adolescentie."

De studie, "Een lange stroom metaalarm koel gas rond een enorm starburst-stelsel op Z =2,67, " werd online gepubliceerd in de Astrofysisch tijdschrift 24 februari.