Hàm lượng kim loại trong các thiên hà ban đầu thách thức lý thuyết hình thành sao

Anonim

Một nhóm nghiên cứu quốc tế do các nhà khoa học tại ETH Zurich, Thụy Sĩ đã sử dụng Đài thiên văn WM Keck để nghiên cứu vai trò của tỷ lệ hình thành sao trong các nội dung kim loại của các thiên hà xa xôi. Những gì họ phát hiện ra là lượng kim loại rất giống nhau, bất kể hoạt động hình thành sao của các thiên hà, đưa ra những câu hỏi mới về lý thuyết hình thành sao. Phát hiện của họ gần đây đã được công bố trên tạp chí Astrophysical Journal.

Sử dụng công cụ MOSFIRE được cài đặt trên kính viễn vọng Keck I - một trong hai kính thiên văn quang học lớn nhất thế giới tại Đài thiên văn Keck - các nhà khoa học đã thu thập dữ liệu trên 41 thiên hà hình thành sao, bình thường cách đó 11 tỷ năm ánh sáng.

Nhóm nghiên cứu tìm thấy các thiên hà điển hình tạo thành các ngôi sao trong vũ trụ hai tỷ năm sau khi Big Bang chỉ có hai mươi phần trăm kim loại (các nguyên tố nặng hơn Helium) so với các nguyên tử trong vũ trụ ngày nay. Họ cũng phát hiện ra hàm lượng kim loại độc lập với sức mạnh của hoạt động tạo sao - tương phản hoàn toàn với những gì được biết đến gần đây được hình thành, hoặc các thiên hà lân cận.

"Các thiên hà chúng tôi nghiên cứu rất mờ nhạt vì chúng ở rất xa mà ánh sáng cần hơn 11 tỷ năm để tiếp cận chúng tôi", Masato Onodera, tác giả chính của bài báo cho biết. "Vì vậy, khả năng thu ánh sáng tuyệt vời của kính viễn vọng Keck Observatory 10 mét là rất quan trọng để hoàn thành nghiên cứu này."

Thu thập các photon chỉ là một phần của công việc, chia nhỏ nó thành dữ liệu có thể được phân tích bởi nhóm nghiên cứu là công việc của công cụ mới nhất của đài quan sát Keck, MOSFIRE.

"MOSFIRE cho phép chúng tôi quan sát đồng thời nhiều vật thể với độ nhạy tinh tế, cho phép chúng tôi thu thập phổ của nhiều thiên hà rất hiệu quả", ông nói. "Chúng tôi đã thấy số lượng các tính năng quang phổ phát ra bởi các nguyên tử ion hóa trong các thiên hà như hydro, oxy và neon, cho phép chúng ta xác định hàm lượng kim loại của các thiên hà."

Ngoài thời gian kính thiên văn được trao cho họ thông qua Viện Công nghệ California, nhóm nghiên cứu đã trao đổi thời gian quý giá trên Kính viễn vọng Subaru 8 mét, cũng trên Maunakea, đủ thời gian trên Đài thiên văn Keck để hoàn thành nghiên cứu.

Hàm lượng kim loại trong các thiên hà hình thành sao là kết quả của sự tương tác phức tạp giữa khí đi vào thiên hà, hình thành sao trong thiên hà và khí chảy ra từ thiên hà trong bối cảnh vũ trụ. Có bao nhiêu kim loại trong hệ thống và liệu sự tương quan giữa hàm lượng kim loại và hoạt động hình thành sao tồn tại có cung cấp những manh mối quan trọng về cách thiên hà tiến hóa trong Vũ trụ xa xôi hay không.

"Nếu bạn ngoại suy những gì được biết đến trong vũ trụ địa phương, bạn sẽ mong đợi một kim loại cao hơn trong các thiên hà hình thành sao ít hoạt động hơn chúng được tìm thấy", Hiền Trần, nhà thiên văn học tại Đài quan sát Keck cho biết. Nhóm nghiên cứu của Onodera nhận thấy vai trò của sự hình thành sao không mạnh ở khoảng cách lớn vì nó ở mức 0. Hiểu được sự tương tác giữa kim loại, tỷ lệ hình thành sao và khối lượng của các thiên hà hình thành sao sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về sự tiến hóa của thiên hà. "

Bởi vì nhóm nghiên cứu không thấy bất kỳ ảnh hưởng nào về cường độ hình thành sao trong sự làm giàu kim loại ở các thiên hà xa xôi, điều đó cho thấy rằng điều kiện vật lý điều chỉnh sự hình thành sao trong các thiên hà trong Vũ trụ ban đầu có thể khác với vũ trụ hiện tại.. Điều này có thể liên quan đến thực tế là tỷ lệ hình thành sao không thể theo kịp với tỷ lệ tích lũy khí từ web vũ trụ.

Đài thiên văn WM Keck điều hành các kính viễn vọng lớn nhất, có hiệu quả khoa học nhất trên Trái Đất. Hai kính viễn vọng quang học / hồng ngoại 10 mét gần đỉnh Maunakea trên đảo Hawaii có bộ công cụ tiên tiến bao gồm hình ảnh, quang phổ đa đối tượng, quang phổ độ phân giải cao, quang phổ tích phân và ngôi sao hướng dẫn bằng laser hàng đầu thế giới hệ thống quang học thích ứng.

MOSFIRE (Kính hiển vi đa đối tượng cho thăm dò hồng ngoại) là một công cụ hiệu quả cao có thể chụp ảnh hoặc lên tới 46 quang phổ đồng thời. Sử dụng một hệ thống phát hiện và điện tử hiện đại nhạy cảm, MOSFIRE thu được các quan sát mờ hơn bất kỳ máy quang phổ hồng ngoại gần nào khác. MOSFIRE là một công cụ tuyệt vời để nghiên cứu các lĩnh vực sao hoặc thiên hà phức tạp, bao gồm các thiên hà xa xôi trong vũ trụ ban đầu, cũng như các cụm sao trong thiên hà của chúng ta.

menu
menu