Galassie:enormi raccolte di gas, polvere, e miliardi di stelle e i loro sistemi solari, sono una componente fondamentale del nostro Universo. Capire come si sono formati e si sono evoluti nel corso delle ere cosmiche rimane una delle più grandi sfide dell'astronomia moderna.

Ci sono alcune ragioni per questo. Primo, il numero di galassie:gli astronomi hanno stimato che ci siano circa 200 miliardi di galassie nel nostro Universo. Secondo, le dimensioni e l'età di queste galassie. La loro età varia da 100 milioni a 10 miliardi di anni e la dimensione varia da circa 3, 000 a 300, 000 anni luce. Un anno luce è 9,46 x 10¹² km—chiaramente, poi, le galassie sono enormi e antiche.

Però, le galassie non sono del tutto misteriose. La tecnologia consente agli astronomi di studiarli e analizzarli in modo molto più dettagliato di quanto fosse possibile in precedenza. Il nostro nuovo studio ha utilizzato le osservazioni del potente array di radiotelescopi MeerKAT, situato in Sudafrica, analizzare più di 2, 000 galassie. MeerKAT è il radiotelescopio più sensibile dell'emisfero australe fino allo Square Kilometer Array (SKA, che sarà il radiotelescopio più grande del mondo).

I nostri risultati suggeriscono che, all'interno delle galassie che abbiamo analizzato, il loro corso di evoluzione è probabilmente accompagnato da elettroni dei raggi cosmici che perdono energia con il tempo. L'energia non – e non può – semplicemente svanire. Anziché, mentre gli elettroni rallentano, la loro energia viene convertita in quella delle emissioni elettromagnetiche. Queste emissioni, dopo essere sfuggito ai confini della galassia e aver attraversato le distanze cosmiche, sono tra i segnali rivelatori raccolti dal MeerKAT.

Questi risultati ci aiutano a comprendere meglio la natura di queste galassie, e inoltre, la formazione e l'evoluzione delle galassie in generale, compresa la nostra galassia natale, la via Lattea, che potrebbero essere in fase di un processo simile in questo momento. Questo non è un processo di cui preoccuparsi; è solo qualcosa che gli scienziati vogliono capire meglio.

Combinando i dati

Il nostro studio è stato quello che viene chiamato un'analisi statistica. Diversi fenomeni astrofisici creano onde elettromagnetiche in diverse lunghezze d'onda, compresa la radio, luce visibile, infrarossi, ultravioletto, e raggi X. È quindi importante essere in grado di combinare diverse osservazioni su un'ampia gamma di spettri. Questo è ciò che consente un'analisi statistica.

Abbiamo selezionato 2, 094 galassie attive nella formazione delle stelle, il che significa che sono energici e giovani, nelle scale temporali cosmiche. Questo è un campione ideale per studiare il modo in cui crescono le galassie e le caratteristiche chiave che influenzano la loro formazione ed evoluzione.

Le distanze di queste galassie sono così grandi che la luce, il messaggero più veloce dell'Universo, impiegano da 1 a 11 miliardi di anni per arrivare da loro. Così, le galassie che osserviamo ora riflettono come erano all'incirca da 1 a 11 miliardi di anni fa; sono in diversi stadi evolutivi.

Prossimo, abbiamo studiato le proprietà fisiche fondamentali di queste lontane galassie combinando le nuove osservazioni di MeerKAT e i dati osservativi esistenti di altri telescopi. I dati MeerKAT sono stati raccolti in quasi 20 ore nell'ambito del progetto MeerKAT International GHz Tiered Extragalactic Exploration (MIGHTEE). Questo cerca di osservare lo spazio extragalattico profondo per esplorare l'evoluzione cosmica delle galassie. È uno dei grandi progetti di indagine del MeerKAT prioritario dall'Osservatorio di radioastronomia sudafricano.

Risultati chiave

Combinando l'emissione di luce nel visibile, infrarossi, e radio da questi 2 selezionati, 094 galassie, lo studio ha misurato quanto massiccio, quanto attivo, e quanto luminosi sembrano essere alle diverse frequenze radio, così come alcune altre proprietà fisiche fondamentali. Quindi abbiamo collegato le intensità dell'emissione radio con le proprietà fisiche misurate di queste galassie.

La differenza tra le emissioni radio a differenti frequenze radio era correlata con la massa delle galassie. In media, le galassie più massicce mostrano la più grande differenza di intensità di emissione radio a diverse frequenze radio. In media, scopriamo che più una galassia è massiccia, tanto maggiore tende ad essere tale differenza.

Un'ulteriore analisi quantitativa mostra che questa tendenza statistica è coerente con l'emissione radio degli elettroni dei raggi cosmici che stanno gradualmente rallentando, un processo che accompagna queste galassie durante le diverse fasi dell'evoluzione.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.