은하계가 탄생하려면 중력 붕괴를 겪을 수 있는 차가운 가스가 꾸준히 공급되어야 합니다. 은하계가 클수록 융합하고 성장하는 데 더 많은 차가운 가스가 필요합니다.

초기 우주에서 발견된 거대 은하에는 많은 양의 차가운 가스가 필요했습니다. 이는 우리 태양 질량의 100억 배나 되는 양을 저장하고 있습니다.

하지만 이 초기의 초대형 은하들은 더 뜨거운 환경에 둘러싸여 있을 때 어디서 그렇게 많은 차가운 가스를 얻었습니까?

새로운 연구에서 아이오와 대학이 이끄는 천문학자들은 초기의 거대한 은하에 공급된 차가운 가스 흐름에 대한 직접적인 관측 증거를 보고했습니다. 그들은 초기 거대 은하의 암흑 물질 후광의 뜨거운 대기를 뚫고 은하가 별을 형성하는 데 필요한 물질을 공급하는 차가운 가스 파이프라인을 발견했습니다.

약 XNUMX년 전, 시뮬레이션을 연구하는 물리학자들은 초기 우주 동안 우주 필라멘트가 차가운 가스와 배아의 노드 모양 은하를 암흑 물질 후광으로 운반하여 모두 함께 뭉쳐서 거대한 은하를 형성했다는 이론을 세웠습니다. 이론에서는 필라멘트가 더 뜨거운 주변 대기에 의해 벗겨지는 것을 피하기 위해 좁고 차가운 가스로 조밀하게 채워져야 한다고 가정했습니다.

그러나 이론에는 직접적인 증거가 부족했습니다. 이번 연구에서 과학자들은 우주의 나이가 약 2.5억년, 즉 현재 나이의 20%에 불과했을 때 형성된 거대 은하 주변의 가스 지역을 연구했습니다. 은하계는 이전에 연구되지 않았으며 팀이 적색편이를 통해 정확한 위치와 거리를 정확히 찾아내는 데 XNUMX년이 걸렸습니다. 팀에는 특수 장비를 갖춘 관측소인 아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 어레이가 필요했습니다. 대상 은하의 환경은 먼지가 너무 많아 전자기 스펙트럼의 서브밀리미터 범위에서만 볼 수 있기 때문입니다.

아이오와주 물리천문학부 부교수이자 이번 연구의 주임이자 교신저자인 하이 푸(Hai Fu)는 “매우 거대한 은하에 영양을 공급하는 헤일로 규모의 흐름을 발견한 최초의 사례인 프로토타입”이라고 말했다. "우리의 관찰에 따르면 그러한 흐름은 약 XNUMX억년 안에 저수지를 채울 수 있는데, 이는 우리가 관찰했던 시대에 은하계가 사용할 수 있었던 시간보다 훨씬 짧은 것입니다."

결정적으로, 연구자들은 지난 XNUMX월 대결합 동안 지구에서 볼 때 목성과 토성의 운동이 그들을 서로 더 가깝게 끌어당겼던 것처럼 목표 은하에 가까운 각도 거리에 투사된 두 개의 배경 퀘이사를 찾았습니다. 이러한 독특한 구성으로 인해 전경 은하의 후광 가스를 관통하는 퀘이사의 빛은 좁은 흐름의 차가운 가스의 존재를 확인하는 화학적 "지문"을 남겼습니다.

이러한 화학적 지문은 하천의 가스에 알루미늄, 탄소, 철, 마그네슘과 같은 중원소 농도가 낮다는 것을 보여주었습니다. 이러한 원소들은 별이 여전히 빛날 때 형성되고 별이 죽을 때 주변 매체로 방출되기 때문에 연구자들은 차가운 가스 흐름이 별을 만드는 은하 자체에서 추방되기보다는 외부에서 흘러들어오고 있음에 틀림없다고 판단했습니다.

“우리가 조사한 70,000개의 항성 폭발 은하 중에서 이것은 후광 가스를 탐사할 수 있을 만큼 충분히 가까이 있는 두 개의 퀘이사와 관련된 유일한 은하입니다. 더욱이, 두 퀘이사는 은하계의 같은 쪽에 투사되어 두 개의 서로 다른 각도 거리에서 동일한 흐름에 의해 빛이 차단될 수 있습니다.” 푸는 말합니다. “그래서 저는 자연이 정말 다행이라고 생각해요.
사춘기 동안 경이로운 은하의 심장으로 이어지는 이 주요 동맥을 탐지할 수 있는 기회를 제공했습니다.”

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이 연구는 "Z=2.67에서 거대 항성폭발 은하 주변의 금속이 부족한 냉각 가스의 긴 흐름"이라는 제목으로 온라인에 게재되었습니다. 천체 물리학 저널 24 월 XNUMX.

연구 공동 저자로는 아이오와 대학의 박사후 연구원이자 현재 국립전파천문대(National Radio Astronomical Observatory)의 소프트웨어 엔지니어인 Rui Xue가 있습니다. 캘리포니아 대학교 산타 크루즈 캠퍼스의 Jason Prochaska; 하와이-호놀룰루 대학교의 Alan Stockton; 지난 XNUMX월 아이오와주를 졸업하고 캘리포니아 공과대학(California Institute of Technology) 대학원생인 Sam Ponnada; 캘리포니아 대학교 리버사이드 캠퍼스의 Marie Wingyee Lau; 캘리포니아 대학교 어바인 캠퍼스의 Asantha Cooray; 플로리다 대학의 Desika Narayanan.

미국 국립 과학 재단이 연구 자금을 지원했습니다.

출처: https://bioengineer.org/researchers-Detect-cold-gas-pipelines-feeding-early-massive-galaxies/