Galaksi sejak dulu, sangat dahsyat; mereka melahirkan bintang pada kadar sekurang-kurangnya sepuluh kali ganda dari yang kita lihat hari ini.
Kenapa? Adakah terdapat lebih banyak barang untuk membuat bintang? Atau adakah galaksi pada masa itu lebih cekap dalam pembuatan bintang? Atau yang lain ??
Dr. Linda Tacconi, dari Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik dari Jerman, mengetuai pasukan astronomi antarabangsa untuk mengetahui mengapa ... dan jawapannya nampaknya galaksi muda disumbat ke insang dengan gas.
"Untuk pertama kalinya, kami dapat mengesan dan membayangkan gas molekul dingin pada galaksi membentuk bintang normal, yang mewakili populasi galaksi besar yang tidak lama setelah Big Bang," kata Dr Tacconi.
Pemerhatian yang mencabar memberikan gambaran pertama bagaimana galaksi, atau lebih tepatnya gas sejuk di galaksi ini, kelihatan hanya 3 hingga 5 bilion tahun selepas Big Bang (setara dengan peralihan kosmologi z ~ 2 hingga z ~ 1). Pada usia ini, galaksi nampaknya telah membentuk bintang lebih kurang secara berterusan dengan sekurang-kurangnya sepuluh kali ganda kadar yang dilihat dalam sistem jisim serupa di Alam Semesta tempatan.
Kini telah terbukti bahawa galaksi terbentuk dari proto-galaksi, yang terbentuk dalam kepadatan berlebihan tempatan, dikuasai oleh benda gelap yang sejuk - halo materi gelap - di mana hidrogen dan helium yang baru neutral dikumpulkan dan disejukkan. Melalui pertembungan dan penggabungan, dan beberapa peningkatan gas yang berterusan, proto-galaksi membentuk galaksi muda, beberapa miliar tahun selepas Big Bang - ringkasnya, pembentukan hirarki.
Pemerhatian terperinci mengenai gas sejuk dan penyebaran serta dinamiknya memainkan peranan penting dalam menguraikan mekanisme kompleks yang bertanggungjawab untuk mengubah proto-galaksi pertama menjadi galaksi moden, seperti Bima Sakti. Satu kajian besar mengenai galaksi membentuk bintang yang jauh dan bercahaya di interferometer milimeter Plateau de Bure kini telah menghasilkan penembusan dengan melihat langsung formasi bintang "makanan". Kajian ini memanfaatkan kemajuan terkini dalam kepekaan radiometers di balai cerap untuk membuat tinjauan sistematik pertama terhadap sifat gas sejuk (dikesan oleh garis putaran molekul karbon monoksida) galaksi besar biasa ketika Alam Semesta 40% ( z = 1.2) dan 24% (z = 2.3) dari usia sekarang. Pemerhatian sebelumnya sebahagian besarnya terbatas pada benda-benda langka dan sangat bercahaya, termasuk penggabungan galaksi dan quasar. Kajian baru itu mengesan galaksi pembentuk bintang besar yang mewakili populasi galaksi rata-rata 'normal' dalam julat dan pergeseran merah ini.
"Ketika kami memulai program sekitar setahun yang lalu", kata Dr. Tacconi, "kami tidak dapat memastikan bahawa kami bahkan akan mengesan apa-apa. Tetapi pemerhatian berjaya di luar harapan kami yang paling optimis. Kami dapat menunjukkan bahawa galaksi normal yang besar pada z ~ 1.2 dan z ~ 2.3 mempunyai gas lima hingga sepuluh kali lebih banyak daripada yang kita lihat di Alam Semesta tempatan. Memandangkan galaksi-galaksi ini membentuk gas pada kadar yang tinggi dalam jangka waktu yang panjang, ini bermaksud bahawa gas mesti terus diisi kembali dengan pertambahan dari halo materi gelap, dalam persetujuan yang sangat baik dengan karya teoritis baru-baru ini. "
Hasil penting lain dari pemerhatian ini adalah gambar pertama yang diselesaikan secara spasial mengenai pengedaran dan gerakan gas sejuk di beberapa galaksi. "Tinjauan ini telah membuka pintu bagi jalan baru untuk mempelajari evolusi galaksi," kata Pierre Cox, pengarah IRAM. "Ini sangat menggembirakan dan masih banyak lagi yang akan datang."
"Penemuan menarik ini memberi kami petunjuk dan batasan penting untuk model teori generasi akan datang yang akan kami gunakan untuk mengkaji fasa awal pengembangan galaksi dengan lebih terperinci," kata Andreas Burkert, pakar untuk pembentukan bintang dan evolusi galaksi di Excellence Jerman Cluster Universe. "Akhirnya hasil ini akan membantu memahami asal usul dan perkembangan Bima Sakti kita."
Mengenai gambar EGS 1305123: Imej optik dan milimeter yang diselesaikan secara spasial dari galaksi besar khas pada redshift z = 1.1 (5.5 bilion tahun selepas Big Bang). Gambar kiri diambil dengan Teleskop Angkasa Hubble di jalur V- dan I-optik, sebagai sebahagian daripada tinjauan AEGIS mengenai galaksi yang jauh. Gambar yang betul adalah hamparan pelepasan CO 3-2 yang diperhatikan dengan PdBI (warna merah / kuning) yang terpampang pada gambar I (kelabu). Untuk pertama kalinya pemerhatian ini menunjukkan dengan jelas bahawa pelepasan garis molekul dan cahaya optik dari bintang besar mengesan cakera berputar yang besar dengan diameter ~ 60,000 tahun cahaya. Cakera ini mempunyai ukuran dan struktur yang serupa dengan galaksi cakera z ~ 0, seperti Bima Sakti. Walau bagaimanapun, jisim gas sejuk dalam cakera ini adalah kira-kira urutan magnitud yang lebih besar daripada galaksi cakera z ~ 0 biasa. Ini menjelaskan mengapa galaksi z tinggi dapat terus menerus terbentuk kira-kira sepuluh kali ganda kadar galaksi z ~ 0 biasa.
Sumber: Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Tacconi et al. (2010), Alam 463, 781 (cetakan: arXiv: 1002.2149)
