Un tezaur de molecule a apărut în două galaxii pe care le vedem așa cum erau acum peste 12 miliarde de ani, dezvăluind informații despre modul în care tărâmurile antice formează stelele.
Una dintre cele îndepărtate galaxiiAPM 08279+5255, găzduiește a quasar — un activ gaura neagra supermasiva în miezul său înghițind cantități uriașe de gaz – în timp ce cealaltă galaxie, NCv1.143, este o galaxie mai „normală”. Ambele, însă, se vede că se formează stele într-un ritm feroce, de sute de ori mai multe stele decât Calea Lactee se generează în prezent.
Cele două galaxii au fost vizate de astronomi folosind NOEMA, Northern Extended Millimeter Array, în Franța. NOEMA este capabil să detecteze unde radio milimetrice și submilimetrice. În mod fascinant, echipa, condusă de Chentao Yang de la Universitatea de Tehnologie Chalmers din Suedia, a detectat emisii de la 13 molecule diferite din aceste două galaxii.
„Observam o parte din spectrul electromagnetic care este greu de observat în galaxiile din apropiere”, a spus Yang într-o declarație de presă. „Dar datorită expansiunii universului, lumina din galaxii îndepărtate ca acestea este mutată la lungimi de undă mai lungi pe care le putem vedea cu radiotelescoapele care observă. [at] submilimetrul [wavelengths].”
Descoperirea formează cea mai mare colecție de molecule detectată vreodată în galaxii la distanțe atât de extreme (galaxiile sunt acum la aproximativ 20 de miliarde de ani lumină distanță și ajung mai departe datorită expansiunii cosmice).
Printre cele 13 tipuri diferite de molecule detectate se numără monoxidul de carbon, monosulfura de carbon, radicalul ciano (un radical este o moleculă cu un electron nepereche în învelișul exterior al unuia dintre atomii săi constitutivi), cationul formil (un cation este un ion încărcat pozitiv). ), cianură de hidrogen, izocianura de hidrogen, oxid nitric și apă. Echipa lui Yang a detectat, de asemenea, cinci molecule care nu au fost văzute până acum în universul timpuriu: Ciclopropeniliden (o moleculă organică foarte reactivă găsită și pe SaturnLuna lui Titan), diazeniliu (format din azot molecular și un ion de hidrogen), radicali ai moleculei organice etinil, ioni de hidroniu (formați dintr-o moleculă de apă și un ion de hidrogen) și radicali de metilidină (o moleculă organică foarte reactivă).
Toate aceste molecule se găsesc în mod obișnuit în gazul interstelar din noi Calea lactee galaxie și fiecare oferă indicii despre mediul în care se găsesc – un mediu pe care îl vedem formând o mulțime de stele.
„Știam că aceste galaxii sunt fabrici de stele prodigioase, poate printre cele mai mari pe care le-a văzut vreodată universul”, a spus Yang.
Echipa a mai descoperit că quasarul din APM 08279+5255 conține mai mult gaz molecular excitat cu temperaturi și densități mai mari decât întregul NCv1.143, o consecință probabil a activității din jurul găurii negre a quasarului. Abundența sa moleculară este similară cu galaxiile cu activ găuri negre în universul mai modern. În mod similar, inventarul molecular al NCv1.143 este asemănător cu galaxiile locale cu explozie stelare, care sunt pur și simplu galaxii care naște o mulțime de stele, cum ar fi Galaxia Cigar (Messier 82) din constelația Ursei Majore, Ursul Mare. Se pare că chimia acestor tipuri de galaxii era deja în vigoare acum 12 miliarde de ani.
Dar nu totul este la fel. Puterea emisiilor de la unele dintre molecule, cum ar fi dioxidul de carbon, cuplată cu condițiile extreme din gazul de formare a stelelor din cele două galaxii, sugerează ceea ce se numește o „funcție de masă inițială extrem de grea”. Funcția de masă inițială, sau IMF, descrie câte stele dintr-o anumită masă se pot forma, stelele cu masă mică fiind mult mai frecvente decât stelele cu masă mare. Un FMI extrem de greu ar presupune că în universul timpuriu s-au putut forma mai multe stele masive decât se pot forma astăzi. Acest lucru ar putea explica nu numai de ce galaxiile din universul timpuriu care sunt detectate de către Telescopul spațial James Webb sunt mai luminoase decât era de așteptat – conțin stele mai masive, mai strălucitoare – dar sugerează și prezența unor stele mai masive care explodează pe măsură ce supernovele vor accelera dezvoltarea chimiei în aceste galaxii, distribuind elemente grele în spațiu.
„Cele mai remarcabile galaxii din universul timpuriu sunt în sfârșit capabile să-și spună poveștile prin moleculele lor”, a spus coautorul Pierre Cox, de la Sorbonne Université din Franța.
Descoperirile au fost publicate pe 14 decembrie în jurnal Astronomie și Astrofizică.
Postat inițial pe Space.com.