ALMA je detaljno mapirala protoklaster SPT2349−56 (z = 4.303), otkrivši jezgro sa četiri tesno povezana galaksija koje zajedno stvaraju ~6.700 M⊙/god u regionu od ~400 kpc. Plimni krakovi svetle u [C II] liniji i otkrivaju snažne udarne talase koji pojačavaju emisiju i otključavaju kinematiku gasa. Simulacije pokazuju da ~40 gasom bogatih galaksija verovatno mogu da se spoje u jednu masivnu eliptičnu galaksiju (~10^12 M⊙) u narednih 100–300 miliona godina, podržavajući model brzog, kaskadnog formiranja najmasivnijih galaksija.
Kako Su Se Masivne Eliptične Galaksije Pojavile Tako Rano? ALMA Otkriva Brzi Kolaps Protoklastra SPT2349−56
An artist’s rendering of protocluster SPT2349-56 captures clashing galaxies in varied shapes and sizes, with orange gas ripped apart and superheated by tidal forces. (CREDIT: N.Sulzenauer, MPIfR)
Međunarodni tim astronoma, koristeći Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), detaljno je mapirao ekstremni protoklaster SPT2349−56 na crvenom pomaku z = 4.303 — nekih 1,4 milijarde godina posle Velikog praska. Posmatranja otkrivaju jezgro u kojem četiri tesno povezane, gasom bogate galaksije stvaraju zvezde brzinom koja nadmašuje svaku današnju galaksiju.
Synthetic JWST/NIRCam snapshots tracking the time evolution of realization real011 from the suite of SPT2349−56 analogs. (CREDIT: The Astrophysical Journal)
Ključna otkrića
Ogromna stopa formiranja zvezda: U prostoru prečnika ~400 kpc sistem formira ~6.700 Sunčevih masa godišnje, što je daleko više od nekoliko zvezda godišnje u Mliječnoj stazi.
Zoomed-in moment maps of the protocluster core SPT2349−56 in [C ii]158μm line emission. M−2 refers to the peak voxel intensity in brightness temperature units, converted from peak Jy beam−1. (CREDIT: The Astrophysical Journal)
Tidalni krakovi i snažna [C II] emisija: Iz jezgra se izvijaju dugi plimni krakovi koji svetlucaju u liniji jonizovanog ugljenika ([C II] 158 μm; rest frekvencija 1900.537 GHz). Udarni talasi pojačavaju tu emisiju i omogućavaju praćenje kinematike hladnog gasa.
Position–velocity diagram extracted along the curved spines of the [C ii]-streamers. The inset shows the M0 map with the ULIRG triplet along the looped extraction path as the white dashed curve. (CREDIT: The Astrophysical Journal)
Gomilanje i buduća fuzija: U centru je ~40 gasom bogatih galaksija; simulacije pokazuju da će većina njih verovatno spojiti i formirati jednu proto‑najsvetliju galaksiju jata (proto‑BCG) sa zvezdanom masom reda 10^12 Sunčevih masa u 100–300 miliona godina.
Spatially integrated [C ii] spectra of the western streamer (yellow) and counter-streamer (orange). The central galaxy triplet “B”-“C”-“G,” including “C12,” is shown. (CREDIT: The Astrophysical Journal)
Značaj za teorije formiranja galaksija
Ovo otkriće podržava scenarij brze, kaskadne akrecije u veoma gustim regionima ranog univerzuma, alternirajući klasični, spori hijerarhijski model koji zahteva milijarde godina. Ipak, uloge udarnih talasa, višefaznog circumgalaktičkog gasa i rasta supermasivnih crnih rupa ostaju nerazjašnjene i zahtevaju dalja posmatranja.
„Vidimo početak kaskadnog procesa spajanja koji može stvoriti džinovsku eliptičnu galaksiju za nekoliko stotina miliona godina,“ kažu autori iz Max Planck Institute for Radio Astronomy.
Metod i ograničenja
Tim je koristio [C II] kao glavni tracer hladnog, prašnog gasa pri visokim crvenim pomacima — linija je sjajna i pogodna za mapiranje dinamike. Ipak, ALMA je rekonstruisala samo ~55% submilimetarskog fluksa koji je detektovao APEX, što ukazuje na prisustvo razvučenih, multiphazičnih gasnih komponenti koje ALMA u tim konfiguracijama nije u potpunosti zabeležila.
Rezultati su objavljeni u The Astrophysical Journal i predstavljaju važan primer kako najmasivnije galaksije u današnjim jata mogu nastati vrlo rano u kosmičkoj istoriji.
Pomozite nam da budemo bolji.
