Vi har en rättvis förståelse av de grundläggande mekanismerna som reglerar stjärnbildning i galaxer, från den interstellära materien till de diffusa molnen som distribueras i rymden vars gravitationskontraktion leder till födelsen av stjärnor i stora stjärnkluster. Men observationer av avlägsna galaxer har ifrågasatt denna bild, storleken och massan på dessa avlägsna stjärnkammare som till stor del överstiger deras lokala motsvarigheter. Ett internationellt team av astrofysiker som leds av universiteten i Genève (UNIGE), Schweiz, för observationerna och Zürich (UZH) för simuleringarna har hanterat denna inkonsekvens, som tycks ifrågasätta vår kunskap om stjärnbildning när vi studerar det tidiga universum, långt bort i tid och rum. De har hittat de första svaren tack vare nya observationer av den så kallade kosmiska ormen. Deras studie publiceras i tidskriften Natur Astronomi .

Studien av stjärnbildning bygger på samordnat arbete från flera internationella team som utför observationer på olika skalor. Hubble -rymdteleskopet, när den riktas mot galaxer med hög rödförskjutning, studerar i detalj mycket avlägsna objekt när universum var mycket yngre, långt bort i tid och rum.

Dessa observationer har utlöst en oväntad debatt bland astronomer:I det avlägsna förflutna, styrdes stjärnbildning av olika lagar eller fysiska förhållanden? Detta är vad data från rymdteleskopet Hubble tydligen tyder på med observationer av avlägsna galaxer som avslöjar närvaron av jätte stjärnbildande regioner, gasklumpar och stjärnor som når storlekar så stora som 3000 ljusår, tusen gånger större än de som observerats i det närliggande universum. Och dessa gigantiska klumpar, spännande, verkade vara allestädes närvarande i galaxer med hög rödförskjutning.

Behovet av ett gravitationsteleskop

Avståndet som skiljer oss från dessa föremål förhindrar deras detaljerade observation, men astronomerna har övervunnit denna svårighet att utnyttja gravitationell linser. Teleskopet är riktat i riktning mot ett extremt massivt objekt vars gravitationella fält böjer ljusets väg från en mer avlägsen galax som ligger bakom det. Det massiva föremålets tyngdkraft skapar alltså flera och förstärkta bilder av den avlägsna galaxen, precis som ett optiskt objektiv.

I detta fall, astronomerna riktade Hubble mot en enorm gravitationellins som producerar flera sträckta, skeva och nästan överlappande bilder av en avlägsen galax med en sann stjärnbildande "kosmisk orm" -region. "Den förstärkta bilden är mer exakt, lysande, och låter oss observera detaljer upp till 100 gånger mindre, "säger Antonio Cava, huvudförfattare till studien.

Det faktum att bilden av källgalaxen upprepas fem gånger vid olika rumsliga upplösningar gjorde det möjligt för forskarna att utföra en direkt observation och att fastställa den observerade jätteklumpens inneboende struktur och storlek. Forskarna drog slutsatsen att jätteklumparna i verkligheten inte är så stora och massiva som föreslagits av tidigare Hubble -observationer. Istället, de är i själva verket mindre eller består av flera olösta små komponenter. Valentina Tamburello från Institute of Computational Science vid UZH, medförfattare till studien, säger, "Tack vare den otroligt höga upplösningen av den 'kosmiska ormen, 'vi kunde jämföra våra beräkningar med UNIGE -observationerna och bekräfta deras matchning. Det här var en otrolig tur för oss. "

Detta är ett viktigt steg mot att förstå de grundläggande mekanismerna som driver stjärnbildning i avlägsna galaxer, även om det inte helt förklarar några av de observerade skillnaderna när det gäller lokala galaxer. "Vi har minskat skillnaderna mellan vad vi observerar i det närliggande universum och i avlägsna galaxer från en faktor 1000 till en faktor 10, "säger Daniel Schaerer, professor vid Genève -observatoriet. Han påpekar också den övertygande konvergensen mellan banbrytande observationer och sofistikerade toppmoderna simuleringar, som de som utvecklats av UZH -medarbetarna, vilket tyder på att de återstående skillnaderna, kan förklaras av de avlägsna galaxernas turbulenta natur.