Astronomowie badają „niezwykłą tajemnicę” tego, w jaki sposób galaktyki przestają tworzyć gwiazdy

Galaktyki, takie jak nasza Droga Mleczna są fabrykami wykorzystującymi grawitację do formowania gwiazd z cząsteczek wodoru.

Droga Mleczna zmienia gaz w gwiazdy o masie Słońca średnio raz na rok. Galaktyka jest wypełniona gazem i ciągle dostaje nowy spoza niej. Gaz, który formuje się w gwiazdy wpada do Galaktyki pod wpływem grawitacji, jednak część gazu zostaje z powrotem wydmuchana poza galaktykę.    

Jednak niektóre galaktyki zatrzymały ten proces formowania się gwiazd, a astronomom trudno wyjaśnić, dlaczego tak się dzieje.

Astronomowie obserwują wiele galaktyk, które nie tworzą gwiazd. Z jakiegoś powodu mają one w sobie niewystarczającą ilość gazu. Jednak to, dlaczego niektóre z nich są „odcięte” od nowych dostaw gazu, zostają z gwiazdami, które już mają i nie tworzą nowych, pozostaje zagadką.

Kluczem do jej rozwiązania może być nowa dziwna klasa galaktyk znajdująca się około 6 mld lat świetlnych od Ziemi, które są w trakcie procesu gwałtownego usuwania własnego gazu. Teraz naukowcy zaczęli badać te galaktyki aby dowiedzieć się, dlaczego niektóre z nich nie mają już gazu niezbędnego do tworzenia nowych gwiazd.

Niektórzy astronomowie uważają, że powodem, dla którego w galaktykach nie powstają nowe gwiazdy, jest gwałtowne usunięcie gazu przez aktywne jądro galaktyczne (AGN). Każda galaktyka ma w swoim wnętrzu supermasywną czarną dziurę. Gdy gaz do niej wpada, tuż przed uderzeniem w czarną dziurę robi się bardzo gorący, a energia, którą oddaje, może wydmuchać jego resztę z galaktyki. Pomysł jest ciekawy, gdyż jest to mechanizm na tyle energetyczny, aby wydalić cały gaz z galaktyki.

Jednak w 2007 r. zespół astronomów odkrył zbiór „samogaszących się” galaktyk, które wyłączyły tworzenie się gwiazd poprzez inny mechanizm. 

Badania pokazały, że tego rodzaju galaktyka wydmuchuje gaz z prędkością tysięcy km/s – to ponad 3500 razy szybciej, niż odrzutowiec – ale nie ma żadnych dowodów na to, że jakikolwiek gaz opadnie do czarnej dziury. Pojawia się zatem pytanie, czy czarna dziura jest wymagana, czy też istnieją inne sposoby, aby do tego doszło.

Dzięki lepszym obrazom galaktyk uzyskanym z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a zespół zdał sobie sprawę, że gaz może być wyrzucany z galaktyki wyłącznie przez skoncentrowane światło gwiazd, bez potrzeby jakiejkolwiek dodatkowej energii z gazu opadającego na czarną dziurę.

Jeden z astronomów będący członkiem zespołu zauważa, że gwiazdy emitują cząsteczki światła, które uderzają w cząsteczki gazu i „popychają” je trochę. Suma wielu tych małych pchnięć wystarczy, aby wypchnąć cały gaz z galaktyki z niesamowitą prędkością.

„Gdy zagęści się całą Drogę Mleczną w niewielkim punkcie w wyniku np. połączenia się galaktyk, może to spowodować, że setki miliardów gwiazd znajdzie się w bardzo zwartym miejscu. Kiedy się to stanie, wystarczająca ilość światła znajdzie się na odpowiednio małej przestrzeni, co może wystarczyć do wypchnięcia całego gazu z galaktyki, bez dodatkowej energii potrzebnej, aby gaz wpadł do supermasywnej czarnej dziury” – mówi Gregory Rudnick, profesor fizyki i astronomii na Uniwersytecie Kansas, członek zespołu zajmującego się badaniem tych galaktyk.

Astronomowie mają możliwość dalszego badania tych samogaszących się galaktyk. Rudnick powiedział, że wraz z zespołem będą badać te galaktyki na różne sposoby, jakie są możliwe, przy użyciu teleskopów takich, jak np. rentgenowski Chandra, obserwatoria Kecka na Hawajach oraz ALMA w Chile.

Astronomowie stwierdzili, że tego rodzaju galaktyka jest pozostałością po gwałtownym połączeniu się dwóch galaktyk. Taka „pozostałość po fuzji” zawiera także potężne wiatry gęstego gazu molekularnego, jednak bez śladu aktywnego jądra galaktycznego. Badacze chcieli ustalić, jak szybko gaz został wyrzucony z galaktyki.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
Astronomers probe 'outstanding mystery' of how galaxies stop building stars

Źródło: University of Kansas

Na zdjęciu: Obra z Hubble'a oddalonej o 6 mln lat świetlnych stąd galaktyki samogaszącej się. Jasna plamka po środku to obszar zwarty. Źródło: Gregory Rudnick.