Med hjälp av integrerad fältspektroskopi (IFS) och avancerade modelleringsverktyg, Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) forskare Iris Breda och Polychronis Papaderos har uppnått en viktig milstolpe för att lösa en långvarig gåta inom extragalaktisk astronomi - karaktären och bildandet av den centrala sfäriska komponenten i spiralgalaxer som Vintergatan.

Bulgen antas bildas genom två olika vägar:Klassiska utbuktningar består av gamla stjärnor, äldre än disken, eftersom de samlades snabbt för mer än 10 miljarder år sedan, före skivor. Pseudo-utbuktningar har stjärnor av liknande ålder som disken, eftersom de gradvis samlades genom en kombination av dynamiska processer, med kontinuerlig stjärnbildning matad av inflöde av gas från skivan.

Dessa två scenarier innebär att klassiska utbuktningar och pseudobulningar har påfallande olika egenskaper, men denna skarpa kontrast observerades aldrig, trots många studier de senaste åren.

För att lösa denna gåta, laget har genomfört en oöverträffad spektralmodelleringsanalys av mer än en halv miljon individuella spektra, att rumsligt lösa stjärnbildningshistorien för utbuktning och skivkomponenter i 135 galaxer från CALIFA IFS -undersökningen.

Enligt Ph.D. student Iris Breda (IA &vetenskapliga fakulteten vid universitetet i Porto), vad de hittade "innebär att bildningstiden för utbuktningar är omvänt relaterad till total galaxmassa:utbuktning i massiva galaxer är klar under de första 4 miljarder åren av kosmisk evolution, medan det fortfarande pågår i låg takt i mindre massiva. "

Den här studien, publicerad i Astronomi och astrofysik , avslöjar ett sammanhängande nytt scenario för bildandet av galaxutbuktningar. Breda tillägger:"vår studie avslöjar en tydlig kontinuitet i egenskaperna hos utbuktningar, som starkt argumenterar mot standardbilden av två motsatta utbuktningsscenarier. Istället, buktillväxt drivs av en superposition av snabb-tidigt med långsamt-sekulära processer, vars relativa betydelse regleras av galaxernas massa och densitet. "

Ett annat mål med detta projekt har varit att bedöma rollen för Active Galactic Nuclei (AGN), drivs av materia tillträde till supermassiva svarta hål. De fann att AGN är den dominerande källan till gasjonisering vid massiva utbuktningar, medan försumbar i yngre lågmassa utbuktningar. Detta kan ha långtgående konsekvenser för vår förståelse av samutvecklingen mellan utbuktningar och supermassiva svarta hål.

Till FCT -forskaren Polychronis Papaderos (IA och University of Porto), "Våra resultat överensstämmer med tanken både att strålningseffektiviteten av materia ackumuleras på supermassiva svarta hål skalas med SMBH-massa eller med en positiv korrelation mellan galaxmassa och supermassiv svart hål-till-utbuktning. En ytterligare utforskning av dessa hypoteser är av stort intresse. "

Detta beräkningskrävande projekt gick utöver tidigare, när det gäller mängden analyserad data, genom att det gav en exakt separation av utbuktning och disk, men också för att, för första gången, en efterbehandling av de härledda stjärnbildningshistorierna med RemoveYoung gjordes. På så sätt har det varit möjligt att utforska hur utbuktning och disk bildades.

Studien visade att ljusstyrkan från stjärnor yngre än 9 miljarder år tätt korrelerar med stjärnmassa, fantastisk ytdensitet, ålder och nivå för kemisk berikning av galaxutbuktningar. Denna mängd är därför en kraftfull ny diagnos av de fysiska och evolutionära egenskaperna hos galaxutbuktningar.

Till IA -koordinator José Afonso (IA &Science -fakulteten vid Lissabons universitet):"Detta är en underbar demonstration av IA:s vetenskapliga och tekniska förmåga att förstå ett av de största mysterierna inom astrofysik - hur galaxer bildades genom hela universums historia Användningen av effektiva beräkningsverktyg som utvecklats av IA:s forskare, tillsammans med observationer från några av de mest kraftfulla teleskop och instrument som finns tillgängliga, öppnar en ny vy, och en ny förståelse, om galaxernas sammansättningshistoria, inte bara över rymden utan också tiden. "