Astronomët gjejnë shkëndijën e lindjes së yjeve përgjatë miliarda viteve

Astronomët kanë përfunduar studimin më të madh dhe më të detajuar të asaj që nxit yjet të formohen në galaktikat më të mëdha të universit, duke përdorur Observatorin e rrezeve X Chandra të NASA-s dhe teleskopë të tjerë. Ata u befasuan kur zbuluan se kushtet për konceptimin e yjeve në këto galaktika jashtëzakonisht masive nuk kanë ndryshuar gjatë dhjetë miliardë viteve të fundit.

“Ajo që është e habitshme këtu është se ka shumë gjëra që mund të kenë ndikuar në formimin e yjeve gjatë dhjetë miliardë viteve të fundit,” tha Michael Calzadilla i Institutit të Teknologjisë në Massachusetts (MIT) i cili drejtoi studimin. “Megjithatë, në fund, nxitësi kryesor i formimit të yjeve në këto galaktika të mëdha me të vërtetë zbret në një gjë – nëse gazi i nxehtë që i rrethon mund të ftohet mjaft shpejt ose jo.”

Grupet e galaktikave janë objektet më të mëdha në univers të mbajtur së bashku nga graviteti dhe përmbajnë sasi të mëdha të gazit të nxehtë që shihet në rrezet X. Masa e këtij gazi të nxehtë është disa herë më e madhe se masa totale e të gjithë yjeve në të gjitha qindra galaktikat që zakonisht gjenden në grupimet e galaktikave.

Calzadilla dhe kolegët e tij studiuan klasën më të ndritshme dhe më masive të galaktikave në univers, të quajtura galaktikat më të ndritshme të grupimeve , në qendrat e 95 grupimeve galaktikash. Grupet e galaktikave të zgjedhura janë vetë një mostër ekstreme – grupimet më masive në një studim të madh duke përdorur teleskopin e Polit të Jugut (SPT) – dhe ndodhen midis 3.4 dhe 9.9 miliardë vite dritë nga Toka.

Ekipi zbuloi se formimi i yjeve në galaktikat që ata studiuan shkaktohet kur sasia e lëvizjes së çrregullt në gazin e nxehtë – një koncept fizik i quajtur “entropi” – bie nën një prag kritik. Nën këtë prag, gazi i nxehtë në mënyrë të pashmangshme ftohet për të formuar yje të rinj.

“Është mbresëlënëse të mendosh se një numër i vetëm na tregon nëse miliarda yje dhe planetë janë formuar në këto galaktika të mëdha, që kthehen dhjetë miliardë vjet më parë,” tha bashkëautori Michael McDonald, gjithashtu i MIT.

Ndërkohë që janë bërë përpjekje të tjera për të identifikuar nxitësit e formimit të yjeve në galaktika kaq të mëdha gjatë kohës kozmike, ky studim është i pari që kombinon vëzhgimet me rreze X dhe optike të qendrave të grupimeve në një gamë kaq të madhe distancash. Kjo i lejon studiuesit të lidhin karburantin e kërkuar për formimin e yjeve – gazin e nxehtë të zbuluar me Chandra – me formimin aktual të yjeve pasi gazi ftohet, siç shihet me teleskopët optikë, gjatë pjesës më të madhe të historisë së universit.

Ekipi përdori gjithashtu teleskopë radio për të studiuar avionët e materialit që shkrepnin larg vrimave të zeza supermasive në këto grupime. Në një proces të quajtur “feedback”, gazi i nxehtë që ftohet për të formuar yje përfundimisht ushqen vrimat e zeza , duke rezultuar në avionë dhe aktivitete të tjera që ngrohin dhe aktivizojnë mjedisin e tyre, duke parandaluar përkohësisht ftohjen e mëtejshme. Kur vrimës së zezë i mbaron karburanti, avionët fiken dhe procesi fillon përsëri.

“Duket sikur kemi mbledhur kapituj të ndryshëm për librin e formimit të yjeve gjatë pjesës më të madhe të jetës së universit,” tha bashkëautori Brad Benson, nga Universiteti i Çikagos dhe Fermilab në Illinois. “Në vend që të shkruhet me fjalë, kjo histori tregohet me rreze X, optike dhe dritë radio.”

Një aspekt i papritur i këtij studimi është se punimet e mëparshme kishin sugjeruar se faktorë të tjerë përveç ftohjes së gazit të nxehtë mund të luanin një rol më të madh në formimin e yjeve në të kaluarën e largët. Dhjetë miliardë vjet më parë, në një periudhë që astronomët e quajnë “mesdita kozmike”, përplasjet dhe bashkimet e galaktikave në grupime ishin shumë më të zakonshme, ritmet e formimit të yjeve ishin përgjithësisht shumë më të larta dhe vrimat e zeza supermasive të galaktikës po tërhiqnin materialin shumë më shpejt.

“Lloji i formimit të yjeve që ne po shohim është jashtëzakonisht i qëndrueshëm, madje duke iu afruar mesditës kozmike kur mund të ishte mbingarkuar nga procese të tjera,” tha bashkëautori Lindsey Bleem nga Laboratori Kombëtar Argonne në Illinois. “Edhe pse universi dukej shumë ndryshe në atë kohë, shkaku për formimin e yjeve në këto galaktika nuk është.”

Në studimin e grupimeve relativisht të afërta, studiuesit e mëparshëm kanë gjetur gjithashtu se një nivel pragu i çrregullimit në gazin e nxehtë është i nevojshëm për të ndodhur reagime nga vrimat e zeza supermasive, në formën e avionëve.

Ky studim i ri nga ekipi i Calzadilla zbuloi se pragu i entropisë për reagime, megjithatë, nuk zbatohet për galaktikat në grupimet më të largëta, që mund të nënkuptojë se grupimet rreth dhjetë miliardë vjet më parë nuk janë të rregulluara aq mirë nga reagimet e vrimave të zeza. Kjo është e besueshme sepse duhet kohë që gazi i nxehtë të fillojë të ftohet në galaktikën qendrore, dhe më pas më shumë kohë që ai gaz i ftohtë të bëjë rrugën e tij drejt vrimës së zezë supermasive të galaktikës qendrore dhe më në fund, që avionët të formohen dhe të parandalojnë. ftohje e mëtejshme e gazit.

Megjithatë, është gjithashtu e mundur që sinjalet e radios të mos japin një tregues të qartë të aktivitetit të avionit në këto kohë të hershme.

Ky rezultat bazohet në të dhënat me rreze X nga Observatori i NASA-s me rreze X Chandra; të dhëna radio nga SPT, Australia Telescope Compact Array, dhe Australian SKA Pathfinder Telescope; të dhëna infra të kuqe nga sateliti WISE i NASA-s; dhe disa teleskopë optikë. Teleskopët optikë të përdorur këtu janë teleskopët Magellan 6.5-m, Teleskopi Jugor Gemini, Teleskopi 4-m Blanco (DECam, MOSAIC-II) dhe Teleskopi Swope 1m. Për këtë rezultat u përdorën një total prej gati 50 ditësh të kohës së vëzhgimit të Chandrës.

Caldazilla i prezantoi këto rezultate në takimin e 243-të të Shoqatës Amerikane Astronomike në New Orleans. Përveç kësaj, ai është autori i parë i një punimi të dorëzuar në Astrophysical Journal mbi këtë vepër, i cili është i disponueshëm në serverin e paraprintimit arXiv .