Närliggande emissionslinjegalaxer NCG 4038 – 4039. De rosa delarna i denna bild visar ljuset från gasen som värms upp av nybildade stjärnor. Kredit:NASA, ESA och The Hubble Heritage (STScl/AURA)-ESA/Hubble Collaboration.
Ny forskning har gett en djupare insikt i emissionslinjegalaxer, används i flera pågående och kommande undersökningar, för att hjälpa oss att ytterligare förstå universums sammansättning och öde.
Strävan efter att bestämma naturen hos både mörk materia och mörk energi har fått forskare att anta nya spårare av universums storskaliga struktur, som emissionslinjegalaxer. Dessa galaxer uppvisar starka emissionslinjer från gasen som värms upp av nybildade stjärnor.
Huvudförfattare till studien, Dr. Violeta Gonzalez-Perez från universitetets institut för kosmologi och gravitation, sa:"Galaxer är kosmiska lyktor som visar små fläckar av kosmisk historia, informerar oss om förändringarna i universums rum-tidsstruktur. Den starka bildandet av nya stjärnor i galaxer lämnar ett karakteristiskt avtryck i deras spektra som möjliggör en exakt bestämning av deras avstånd.
"Dessutom, eftersom unga stjärnor är mycket ljusa, galaxer med en stark stjärnbildning kan vara synliga längre tillbaka i kosmisk tid. Det här är de två egenskaperna som gör emissionslinjegalaxer till utmärkta kosmologiska spårämnen under lång tid."
Dock, nuvarande emissionslinje galaxprover är små och deras egenskaper är inte väl förstådda. Beräkningsmodellering är det enda sättet att försöka förstå alla processer som är involverade i bildandet och utvecklingen av dessa galaxer.
Placeringen av några av de emissionslinjegalaxer som observerades i studien (gröna cirklar) mot bilderna av en stor del av himlen som observerats av The Dark Energy Camera Legacy Survey (DECaLS). Kredit:University of Portsmouth
Astronomer från det världsledande institutet för kosmologi och gravitation (ICG) utforskade egenskaperna hos emissionslinjegalaxer genom experiment på DiRAC:s (Distributed Research utilizing Advanced Computing) nationella superdatoranläggning vid Durham University.
Beräkningsexperimenten var koncentrerade kring den tid då universum gick från att vara materiedominerad till att bli mörk energidominerad som det är nu. De fann att de flesta emissionslinjegalaxer lever i mitten av gravitationspotentiala brunnar, med massor som motsvarar elva miljarder av våra solar. Nuvarande numeriska modeller för bildande och evolution av galaxer visar också att emissionslinjegalaxer spårar de underliggande gravitationspotentialerna på ett annat sätt än galaxer som valts ut av deras stjärnmassa.
De jämförde sedan sina resultat med förväntningarna från SDSS-IV/eBOSS-undersökningarna och Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI). Båda undersökningarna syftar till att mäta effekten av mörk energi på universums expansion.
Dr. Gonzalez-Perez sa:"Denna jämförelse kommer att förbättra vår förståelse av galaxbildning och evolution och tillåta forskare att dra nytta av en mer realistisk modell för de mekanismer som producerar emissionslinjegalaxer."
Nästa sommar, SDSS-IV/eBOSS-undersökningen förväntas ha de första kosmologiska resultaten från dessa spårämnen. Under de kommande åren, Dark Energy Survey Instrument (DESI) kommer att utöka användningen av emissionslinjegalaxer som kosmologiska spårämnen. DESI kommer att se sitt första ljus 2019 och det kommer att mäta spektra av 35 miljoner galaxer, vilket är åtta gånger mer än vad nuvarande SDSS har bevisat. År 2021, Euclid kommer att börja samla in spektra för 50 miljoner källor, enbart fokusera på emissionslinjegalaxer. ICG är involverat i båda undersökningarna.
