Walaupun kapal angkasa telah menghabiskan bekalan penyejuk helium cair yang diperlukan untuk memerhatikan tenaga inframerah Alam Semesta yang jauh, data yang dikumpulkan oleh observatorium ruang angkasa ESA Herschel masih membantu mengungkap misteri kosmik - seperti bagaimana galaksi elips awal tumbuh begitu besar dengan cepat, mengisi dengan bintang dan kemudian, agak tiba-tiba, mematikan pembentukan bintang sama sekali.
Sekarang, dengan menggunakan maklumat yang mula-mula dikumpulkan oleh Herschel dan kemudian menyiasat lebih dekat dengan beberapa pemerhati darat dan darat yang lain, para penyelidik telah menemui "pautan yang hilang" dalam evolusi elips awal: penggabungan bintang yang sangat besar dari dua galaksi besar, yang ditangkap dalam tindakan ketika Alam Semesta berusia 3 bilion tahun.
Ini adalah teka-teki kosmologi lama: bagaimana galaksi besar terbentuk di Alam Semesta awal? Pemerhatian galaksi elips besar yang jauh penuh dengan bintang-bintang merah tua (dan beberapa cahaya muda yang muda) yang wujud ketika Alam Semesta ini hanya berusia beberapa bilion tahun tidak sesuai dengan bagaimana galaksi seperti itu pernah dianggap terbentuk - iaitu melalui pengumpulan secara beransur-ansur banyak galaksi kerdil yang lebih kecil.
Tetapi proses seperti itu memerlukan masa - lebih lama daripada beberapa bilion tahun. Oleh itu, cadangan lain adalah bahawa galaksi elips besar dapat dibentuk dengan pertembungan dan penggabungan galaksi besar, masing-masing penuh dengan gas, habuk, dan bintang baru ... dan penggabungan itu akan mencetuskan pembentukan bintang yang lebih gila lagi.
Penyiasatan wilayah terang yang pertama kali dijumpai oleh Herschel, bernama HXMM01, telah mengenal pasti penggabungan dua galaksi, 11 bilion tahun cahaya yang jauh.
Galaksi yang sangat besar dihubungkan oleh jambatan gas dan masing-masing mempunyai jisim bintang sekitar 100 bilion Matahari - dan mereka melahirkan bintang baru dengan kadar luar biasa sekitar 2.000 setahun.
"Kami sedang melihat fasa yang lebih muda dalam kehidupan galaksi ini - aktiviti remaja yang tidak akan bertahan lama," kata Hai Fu dari University of California di Irvine, pengarang utama kajian baru yang menerangkan hasilnya .
Tersembunyi di sebalik awan debu kosmik yang luas, mata Herschel mencari haba untuk melihat HXMM01.
"Galaksi penggabungan ini penuh dengan bintang baru dan tersembunyi sepenuhnya oleh debu," kata pengarang bersama Asantha Cooray, juga dari University of California di Irvine. "Tanpa alat pengesan inframerah jauh Herschel, kita tidak akan dapat melihat melalui debu hingga aksi yang berlaku di belakang."
Herschel pertama kali melihat duo bertembung dalam gambar yang diambil dengan cahaya inframerah panjang gelombang yang lebih panjang, seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas di sebelah kiri. Pemerhatian susulan dari banyak teleskop lain membantu menentukan tahap pembentukan bintang yang melampau yang berlaku dalam penggabungan, serta jumlahnya yang luar biasa.
Gambar di sebelah kanan memperlihatkan pandangan jarak dekat, dengan galaksi gabungan digiling. Data berwarna merah berasal dari Submillimeter Array Smithsonian Astrophysical Observatory di atas Mauna Kea, Hawaii, dan menunjukkan kawasan pembentukan bintang yang dipenuhi debu. Data hijau, diambil oleh Array Observatorium Astronomi Radio Nasional, Large Large Array, berhampiran Socorro, N.M., menunjukkan gas karbon monoksida di galaksi. Selain itu, warna biru menunjukkan cahaya bintang.
Walaupun galaksi di HXMM01 menghasilkan ribuan bintang baru setiap tahun daripada Bima Sakti kita sendiri, kadar pembentukan bintang yang tinggi seperti itu tidak dapat dikekalkan. Takungan gas yang terkandung di dalam sistem akan cepat habis, memadamkan pembentukan bintang lebih jauh dan membawa kepada populasi penuaan bintang jisim rendah, sejuk, merah - secara efektif "mematikan" pembentukan bintang, seperti yang disaksikan pada elips awal yang lain.
Fu dan pasukannya menganggarkan bahawa akan memakan masa sekitar 200 juta tahun untuk mengubah semua gas menjadi bintang, dengan proses penggabungan selesai dalam satu miliar tahun. Produk akhir akan menjadi galaksi elips merah dan mati besar sekitar 400 bilion jisim suria.
Kajian ini diterbitkan dalam edisi 22 Mei dalam talian Alam semula jadi.
Baca lebih lanjut mengenai siaran berita ESA Herschel di sini, dan juga di laman NASA di sini. Juga, lihat animasi penggabungan galaksi di bawah:
Kredit gambar utama: ESA / NASA / JPL-Caltech / UC Irvine / STScI / Keck / NRAO / SAO
