Korrelation mellan galaxernas massa (X-axeln) och skillnaden mellan deras radioemissioner vid olika radiofrekvenser (Y-axeln). Varje symbol representerar en individuell galax. Bilden av en exempelgalax är från NASA/ESA rymdteleskop Hubble. T betyder tiden för ljuset att resa från dessa galaxer till oss. Kredit:Fangxia An (IDIA/UWC)
Galaxer – enorma samlingar av gas, damm, och miljarder stjärnor och deras solsystem – är en grundläggande komponent i vårt universum. Att förstå hur de har bildats och utvecklats under kosmiska epoker är fortfarande en av de största utmaningarna för modern astronomi.
Det finns några anledningar till detta. Först, antalet galaxer:astronomer har uppskattat att det finns ungefär 200 miljarder galaxer i vårt universum. Andra, själva storleken och åldern på dessa galaxer. Deras åldrar varierar från 100 miljoner till 10 miljarder år och storleken varierar från ungefär 3, 000 till 300, 000 ljusår. Ett ljusår är 9,46 x 10¹² km – helt klart, sedan, galaxer är enorma och gamla.
Dock, galaxer är inte helt mystiska. Tekniken gör det möjligt för astronomer att studera och analysera dem mycket mer i detalj än vad som tidigare varit möjligt. Vår nya studie använde observationer från den kraftfulla MeerKAT-radioteleskopuppsättningen, ligger i Sydafrika, att analysera mer än 2, 000 galaxer. MeerKAT är det känsligaste radioteleskopet på södra halvklotet fram till Square Kilometer Array (SKA, som kommer att bli världens största radioteleskop) är färdigställt.
Våra resultat tyder på att inom galaxerna vi analyserade, deras utvecklingsförlopp åtföljs sannolikt av kosmiska strålelektroner som förlorar energi med tiden. Energin försvinner inte – och kan inte – helt enkelt. Istället, när elektronerna saktar ner, deras energi omvandlas till den från elektromagnetiska emissioner. Dessa utsläpp, efter att ha undkommit galaxens gränser och korsat de kosmiska avstånden, är bland de kontrollsignaler som plockas upp av MeerKAT.
Dessa fynd hjälper oss att bättre förstå arten av dessa galaxer, och dessutom, bildandet och utvecklingen av galaxer i allmänhet – inklusive vår hemgalax, Vintergatan, som kan genomgå en liknande process för tillfället. Detta är inte en process att oroa sig för; det är bara något forskare vill förstå bättre.
Att kombinera data
Vår studie var vad som kallas en statistisk analys. Olika astrofysiska fenomen skapar elektromagnetiska vågor i olika våglängder, inklusive radio, synligt ljus, infraröd, ultraviolett, och röntgenstrålar. Det är därför viktigt att kunna kombinera olika observationer över ett brett spektrum av spektra. Det är vad en statistisk analys tillåter.
Vi valde 2, 094 galaxer som är aktiva i att bilda stjärnor, vilket betyder att de är energiska och unga – i kosmiska tidsskalor. Detta är ett idealiskt prov för att studera hur galaxer växer upp och de nyckelegenskaper som påverkar deras bildning och evolution.
Avstånden till dessa galaxer är så stora att ljus, den snabbaste budbäraren i universum, tar ungefär 1 till 11 miljarder år att komma från dem. Så, de galaxer vi observerar nu återspeglar hur de brukade vara för ungefär 1 till 11 miljarder år sedan; de befinner sig i olika evolutionära stadier.
Nästa, vi studerade de grundläggande fysiska egenskaperna hos dessa avlägsna galaxer genom att kombinera de nya observationerna från MeerKAT och befintliga observationsdata från andra teleskop. MeerKAT-data samlades in under nästan 20 timmar som en del av MeerKAT International GHz Tiered Extragalactic Exploration (MIGHTEE)-projektet. Detta syftar till att observera det djupa extragalaktiska rymden för att utforska galaxernas kosmiska utveckling. Det är ett av MeerKAT:s stora undersökningsprojekt som prioriteras av South African Radio Astronomy Observatory.
Nyckelfynd
Genom att kombinera ljusemissionen i synligt, infraröd, och radio från dessa utvalda 2, 094 galaxer, studien mätte hur massiv, hur aktiv, och hur ljusa de verkar vara vid olika radiofrekvenser, samt några andra grundläggande fysikaliska egenskaper. Sedan kopplade vi intensiteten av radioemission med de uppmätta fysikaliska egenskaperna hos dessa galaxer.
Skillnaden mellan radioemissionerna vid olika radiofrekvenser korrelerades med galaxernas massa. I genomsnitt, de mest massiva galaxerna visar den största skillnaden i radioemissionsintensitet vid olika radiofrekvenser. I genomsnitt, vi finner att ju mer massiv en galax är, ju större en sådan skillnad tenderar att vara.
Ytterligare kvantitativ analys visar att denna statistiska trend överensstämmer med radioemissionen från kosmiska strålelektroner som gradvis saktar ner - en process som åtföljer dessa galaxer genom olika stadier av evolutionen.
Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln. 
