Astronomowie z Kalifornii odkryli niezwykłą kosmiczną choreografię, uwidaczniającą się w tańcu typowych galaktyk gwiazdotwórczych. Okazuje się, że zawarty w ich otoczkach halo chłodny gaz wiruje w tym samym kierunku, co materia w galaktycznych dyskach.
Naukowcy wykorzystali w swych badaniach teleskopy ze słynnego obserwatorium W. M. Kecka na Hawajach. Ujawniły one pierwsze w historii astronomii bezpośrednie dowody obserwacyjne na to, że, tak zwana korotacja (co oznacza mniej więcej tyle, co wspólny, zgodny obrót) gazu w halo jest nie tylko możliwa, ale i powszechna. Nowe odkrycia zespołu sugerują ponadto, że wirujący gaz z halo ostatecznie opada ruchem spiralnym w kierunku dysków galaktyk.
Jest to ważny przełom w zrozumieniu procesu wzrostu dysków galaktycznych – podsumowuje Crystal Martin, główna autorka pracy, profesor fizyki w UC Santa Barbara. Galaktyki otaczają ogromne zbiorniki gazu, które sięgają daleko poza ich bezpośrednio obserwowane części. Do tej pory tajemnicą było, jak dokładnie zawarty w nich materiał jest transportowany do galaktycznych dysków, gdzie może on napędzać następne procesy formowania się nowych gwiazd.
Ciekawy wynik opublikowano w zeszłym miesiącu w „The Astrophysical Journal”. Praca pokazuje i opisuje łącznie wyniki badań i obserwacji dla 50 standardowych galaktyk gwiazdotwórczych. Warto dodać, że już niemal dziesięć lat temu modele teoretyczne słusznie przewidziały, że moment pędu wirującego chłodnego gazu w otoczce halo częściowo kompensuje siłę grawitacyjną ciągnącą go w kierunku samej galaktyki, tym samym spowalniając tempo akrecji gazu i wydłużając okres wzrostu jej dysku. Wyniki zespołu potwierdzają tę teorię – przy czym moment pędu gazu zawartego w halo jest wystarczająco wysoki, aby spowolnić tempo opadania tej materii, ale już nie na tyle, aby całkowicie uniemożliwić zasilanie galaktycznego dysku materią.
Źródło: JAMES JOSEPHIDES, SWINBURNE ASTRONOMY PRODUCTIONS.
Aby tego dowieść, naukowcy najpierw uzyskali widma jasnych kwazarów znajdujących się za wybranymi galaktykami intensywnie tworzącymi gwiazdy. Pozwoliło im to wykryć niewidzialny gaz halo na drodze badania specjalnych sygnatur linii absorpcyjnych widocznych w widmach tak obserwowanych kwazarów, których światło musiało przejść przez część materii galaktyk położonych znacznie bliżej nas. Następnie zespół wykorzystał system optyki adaptywnej (LGSAO) i kamerę obserwującą w podczerwieni (NIRC2), zainstalowane na teleskopie Keck II. Obserwacje te połączono dodatkowo z danymi z instrumentu Wide Field Camera 3 (WFC3) Teleskopu Kosmicznego Hubble'a w celu uzyskania obrazów optycznych galaktyk o wysokiej rozdzielczości. Metoda ta skutecznie eliminowała rozmycie spowodowane wpływem ziemskiej atmosfery na obserwacje i dała w rezultacie szczegółowe obrazy, których astronomowie potrzebowali, by zobrazować dyski galaktyczne i geometrycznie określić ich orientację w przestrzeni trójwymiarowej.
W kolejnym kroku zespół zmierzył przesunięcia dopplerowskie obłoków gazu w galaktykach z pomocą spektrometru (LRIS) z Obserwatorium Kecka, wykorzystując w tym celu również widma optyczne pochodzące z Obserwatorium Apache Point. Umożliwiło to naukowcom określenie, w jakim kierunku i jak szybko wiruje ten gaz. Dzięki temu mogli dowieść, że galaktyczny gaz halo faktycznie obraca się w tym samym kierunku, co galaktyki, a jego moment pędu nie jest większy niż lokalna siła grawitacji, co oznacza, że gaz ten powinien z czasem kierować się ku dyskom galaktyk.
Naukowcy zamierzają teraz oszacować prędkości, z jakimi gaz halo jest wciągany przez dyski galaktyczne. Porównanie szybkości tego napływu z tempem powstawania nowych gwiazd da im nowe informacje na temat czasowej ewolucji galaktyk i być może wyjaśni, w jaki sposób dyski galaktyczne nadal rosną w bardzo długich skalach czasowych, obejmujących miliardy lat.
Czytaj więcej:
Źródło: Keck Observatory
Na zdjęciu: J165930+373527 jest jedną z galaktyk, dla której wykryto tzw. korotację gazowego halo. Obraz jest połączeniem obserwacji wykonanych w podczerwieni (kolor czerwony) i na falach widzialnych (Teleskop Hubble’a, barwy zielone i błękitne).
