science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Ultrarood, stoffige stervormende sterrenstelsels in het vroege heelal

Een IRAC/Spitzer-infraroodbeeld van een veld met een ultrarood lichtstelsel waarvan het licht al ongeveer 12 miljard jaar naar ons toe reist. Astronomen hebben gedetailleerde studies voltooid van driehonderd ultrarode lichtgevende stervormende sterrenstelsels in het vroege heelal, drieëntwintig van hen gravitationele lenzenstelsels. Hoewel deze subklasse van lichtgevende objecten te zeldzaam is om de voorlopers van lokale massieve, stille sterrenstelsels te kunnen verklaren, het vertegenwoordigt de meest extreme stervormende sterrenstelsels in het universum. (De witte cirkel toont de 36 "grootte van de verre infraroodstraal, de rode cirkel toont de lichtgevende submillimeterbronlocatie; andere objecten zijn ook in het veld). Krediet:Ma et al., 2020

Stervorming vindt plaats binnen geboortewolken van stof en gas die een groot deel van de uitgezonden ultraviolette en optische straling absorberen, maar die deze gebieden ook het optische zicht ontnemen. In de afgelopen decennia, echter, infrarode ruimteobservatoria zoals Herschel en Spitzer hebben een revolutie teweeggebracht in ons begrip van verduisterde stervorming in stoffige sterrenstelsels omdat infrarood licht de stofwolken kan binnendringen om de sterren die worden gevormd te onthullen. Herschel en Spitzer hebben grote aantallen zeer stoffige, zeer rode stervormende sterrenstelsels die enorm lichtgevend zijn in het infrarood (meer dan een biljoen zonnelichtsterkten), maar die niet worden gezien bij kortere golflengten. In feite, deze stoffige sterrenstelsels zijn verantwoordelijk voor het grootste deel van het infrarode achtergrondlicht in de kosmos. Sommige van deze objecten vertonen de meest extreme soorten starbursts die we kennen, met stervormingssnelheden van meer dan duizend per jaar, maar die ook buitengewoon zeldzaam zijn, met gemiddeld slechts één ervan in een volume van een paar honderd miljard kubieke lichtjaar.

De Herschel-missie, het verkennen van de lucht in ver-infrarode golflengtebanden waar de stofemissie piekt, duizenden kandidaat-stoffige sterrenstelsels ontdekt. CfA-astronoom Matt Ashby was lid van een groot team van astronomen die hielpen om deze sterrenstelsels vollediger te karakteriseren. Het team identificeerde een set van driehonderd "ultrarode" sterrenstelsels (dat wil zeggen:helderst bij de langste infraroodgolflengten) en dat was ook waargenomen bij kortere infraroodgolflengten door de IRAC-camera op Spitzer. Het team verzamelde aanvullende submillimeter- en millimetergegevens om de output van deze sterrenstelsels volledig te beoordelen. en spectra om hun afstanden en helderheid te bepalen. Het verst verwijderde sterrenstelsel dat ze hebben gevonden, stamt uit het tijdperk ongeveer een miljard jaar na de oerknal (een roodverschuiving van 6,02); het is een van de drieëntwintig bronnen in het onderzoek waarvan is bevestigd dat ze door de zwaartekracht worden gelenzen.

De astronomen concluderen dat deze ultrarode sterrenstelsels, hoewel ze enkele van de meest lichtgevende en massieve sterrenstelsels bevatten die we kennen, zijn te zeldzaam om de stervormende voorouders van lokale, stille sterrenstelsels; andere soorten sterrenstelsels zullen die rol moeten vervullen. Maar de nieuwe studie heeft de meest extreme gevallen geïdentificeerd, en verder onderzoek van deze monsters zal helpen bepalen hoe extreme stervorming in het universum werkt.