Διάφοροι τύποι γαλαξιών είναι διασκορπισμένοι σε όλο το Σύμπαν. Τα βασικά συστατικά των γαλαξιών είναι τα αστέρια, το αέριο και η σκόνη. Κατά τη διάρκεια της εξέλιξης των γαλαξιών αυτά τα τρία συστατικά αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Υπάρχουν περιοχές στους γαλαξίες, τα λεγόμενα μοριακά νέφη, με μεγάλες ποσότητες σκόνης και αερίου (κυρίως ατομικό και μοριακό υδρογόνο) τα οποία παρέχουν ιδανικές συνθήκες για τη δημιουργία νέων αστέρων. Τα αστέρια δημιουργούνται, ζουν και πεθαίνουν. Στα τελευταία στάδια της ζωής τους "δωρίζουν" τα υλικά τους (αέριο και μέταλλα) στο μεσοαστρικό διάστημα (μέσω αστρικών ανέμων ή βίαιων εκρήξεων) και, ως εκ τούτου, ορίζονται οι συνθήκες για τη γέννηση νέων αστέρων. Αυτός ο κύκλος μεταξύ του σχηματισμού των αστέρων και του εμπλουτισμού του διαστρικού μέσου διατηρεί τους γαλαξίες ζωντανές οντότητες που εξελίσσονται με το χρόνο.

Υπάρχει μια ειδική ομάδα γαλαξιών που εκπέμπουν έντονα στα υπέρυθρα μήκη κύματος. Αυτοί οι γαλαξίες ονομάζονται Luminous Infrared Galaxies (LIRGs) και έχουν υπέρυθρες φωτεινότητες (LIR) > 10^11 Lsun (οι γαλαξίες που παρουσιάζουν υπέρυθρες λαμπρότητες LIR > 10^12 Lsun ονομάζονται ULIRGS – Ultra Luminous Infrared Galaxies). Την τελευταία δεκαετία έχουν γίνει ολοκληρωμένες παρατηρήσεις των γαλαξιών αυτών από τις ακτίνες-Χ μέχρι τα ραδιοφωνικά μήκη κύματος, και δείχνουν μια ολοκληρωμένη εικόνα για τους τοπικούς LIRGs, αποδεικνύοντας ότι προέρχονται από συγχωνεύσεις γαλαξιών πλούσιων σε αέριο, όπου η αλληλεπίδραση μεταξύ τους προκαλεί συνδυασμό έντονης αστρογέννεσης και δραστηριότητα ενεργών γαλαξιακών πυρήνων (Active Galactic Nuclei - AGN).

Στην παρούσα μελέτη, αναλύσαμε παρατηρήσεις της συγκεκριμένης ομάδας γαλαξιών που ελήφθησαν μετά από μια μακρόχρονη εκστρατεία τα τελευταία περίπου 10 χρόνια. Αυτές οι παρατηρήσεις (στο μακρινό υπέρυθρο και ραδιοφωνικά μήκη κύματος) αντικατοπτρίζουν κυρίως την παρουσία του μορίου του μονοξειδίου του άνθρακα (CO), μέσω διαφόρων μεταπτώσεών του, αλλά και άλλων σημαντικών μορίων όπως το 13CO και το HCN. Λόγω περιορισμών που οφείλονται στην ατμόσφαιρα της Γης, μπορούμε να παρατηρήσουμε μόνο τις χαμηλές μεταβάσεις αυτού του μορίου από επίγειες εγκαταστάσεις, πράγμα το οποίο και έγινε χρησιμοποιώντας το τηλεσκόπιο JCMT στη Χαβάη και το τηλεσκόπιο IRAM-30m στην Ισπανία. Για τις υψηλότερες μεταβάσεις κάναμε χρήση του διαστημικού τηλεσκοπίου Herschel της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος (ESA). Με αυτό τον τρόπο δημιουργήσαμε μια μοναδική βάση δεδομένων για τη διερεύνηση των ιδιοτήτων του αερίου σε πυκνά μοριακά νέφη. Αξίζει να σημειωθεί ότι οι μέχρι τώρα μελέτες περιορίζονταν στις δύο πρώτες μεταβάσεις του μορίου CO (J =0-1 και 1-2). Με τη βάση δεδομένων μας μπορούμε, για πρώτη φορά, να μελετήσουμε μεταβάσεις έως και J=13-12. Αυτό μας επιτρέπει να "διεισδύσουμε" σε βάθος τα μοριακά νέφη και να καθορίσουμε τις συνθήκες στα πυκνότερα περιβάλλοντα του μεσοαστρικού μέσου στους γαλαξίες.

Επιπρoσθέτως, συμβολομετρία ενός τοπικού ULIRG σε ραδιοφωνικά μήκη κύματος έδειξε ότι σημαντικές μάζες πυκνού αερίου (Μ(Η2)~10^10 Msun) είναι συγκεντρωμένες σε περιοχές διαμέτρου ~100 pc, όπου συνυπάρχουν περισσότερα από 50 Υπολείμματα Υπερκαινοφανών (Sakamoto et al., 2008, ApJ, 684, 957). Οι επιπτώσεις μιας τόσο ισχυρής μηχανικής αλληλεπίδρασης (προερχόμενης από τα Υπολείμματα Υπερκαινοφανών) στις αρχικές συνθήκες αστρογέννεσης σε τέτοια ακραία περιβάλλοντα είναι σε μεγάλο βαθμό άγνωστη. Θα χρησιμοποιήσουμε τα τηλεσκόπια JCMT, IRAM-30μ και APEX, SPM, για να δημιουργήσουμε για πρώτη φορά μοριακά φάσματα SLEDs (Spectral Line Energy Distributions) του πυκνού αερίου υπό την επίδραση των Υπολειμμάτων Υπερκαινοφανών. Οι παρατηρήσεις αυτές θα βοηθήσουν στον προσδιορισμό της κινητικής ενέργειας των κυμάτων σοκ από τα Υπολείμματα Υπερκαινοφανών ενώ τα μοριακά φάσματα θα ποσοτικοποιήσουν τις επιπτώσεις τους στο πυκνό αέριο, και ως εκ τούτου, στις αρχικές συνθήκες αστρογέννεσης, τυπικές για το αρχέγονο Σύμπαν.