Przejdź do treści

Czerwone, martwe (i płaskie?) galaktyki w odległych gromadach

Trójkolorowy obraz jednej z gromad galaktyk Abell 1656

Galaktyki w naszym Wszechświecie można podzielić na dwie kategorie. Pierwsza z nich to piękne, skomplikowane galaktyki spiralne – galaktyki, które astronomowie chcą zobaczyć. Te galaktyki mają płaskie, dyskowe kształty, delikatne ramiona spiralne oraz bogate zasoby gazu, co oznacza, że są w trakcie procesu formowania się nowych gwiazd (co nadaje im niebieski kolor). Z drugiej strony, mamy galaktyki eliptyczne. Ci mniej uroczy kuzyni gwiazdotwórczych galaktyk spiralnych mają sferoidalny, pozbawiony cech charakterystycznych kształt i zazwyczaj są „uśpione”, co oznacza, że zawierają bardzo mało gazu i w związku z tym wykazują bardzo mało procesów gwiazdotwórczych (co sprawia, że wydają się czerwone). Niemniej jednak, ich badanie wciąż prowadzi do ekscytujących odkryć…

Jednym z najważniejszych odkryć w dziedzinie ewolucji galaktyk jest to, że udział galaktyk w każdej z tych kategorii zależy od tego, w które miejsce Wszechświata patrzymy. W polach kosmicznych większość galaktyk to galaktyki gwiazdotwórcze. Jednakże, gdy zaglądamy do gęstych gromad galaktyk, znajdujemy mnóstwo spokojnych galaktyk. Zależność ta mówi nam, że z jakiegoś powodu galaktyki gwiazdotwórcze w gromadach ewoluują w galaktyki spokojne – to znaczy, że przestają tworzyć gwiazdy („wygaszają się”) i stają się bardziej okrągłe. Brzmi prosto, prawda?

Niestety, nie jest to takie proste. Aby w pełni zrozumieć związek między właściwościami galaktyki a środowiskiem, w którym żyje, musimy zrozumieć mechanizmy mogące usuwać gaz z galaktyk oraz te mogące zmieniać jej kształt (morfologię). Co więcej, musimy zrozumieć, które mechanizmy są najważniejsze w kierowaniu ewolucją galaktyk.

Autorzy niedawnej pracy wykorzystali dane z GOGREEN (Gemini Observations of Galaxies in Rich Early ENvironments), dużego przeglądu gromad galaktyk o przesunięciu ku czerwieni od z = 1,0 do 1,5, prowadzonego za pomocą dwóch teleskopów Obserwatorium Gemini na Hawajach i w Chile. W niniejszej pracy wykorzystano 832 galaktyki z 11 z tych gromad i porównano je z 6471 galaktykami swobodnymi z przeglądów CANDELS i 3D-HST. Badania te dostarczają szczegółowych informacji na temat kolorów tych galaktyk (wskazując czy są one gwiazdotwórcze czy spokojne) oraz ich kształtów.

Po pierwsze, galaktyki w każdej próbce zostały pogrupowane według barwy, aby odróżnić czerwone galaktyki w stanie spoczynku od niebieskich galaktyk gwiazdotwórczych. Spośród galaktyk w gromadach 58% jest w stanie spoczynku, w porównaniu do zaledwie 16% swobodnych – co jest zgodne z naszymi oczekiwaniami, ponieważ wiemy, że gromady mogą wygaszać procesy gwiazdotwórcze.

Image
Kształty galaktyk

Jednak wyniki stają się naprawdę interesujące, gdy spojrzymy na kształty tych galaktyk. Są one opisywane przez stosunek osi (q), stosunek osi mniejszej do większej. Na przykład stosunek osi q = 1 oznacza okrąg, stosunek q = 0,5 elipsę, a q = 0,1 cienki, wydłużony kształt, jak ołówek (patrz rysunek powyżej).

Zarówno w gromadach, jak i poza nimi, galaktyki w stanie spoczynku mają większy stosunek osi niż galaktyki gwiazdotwórcze, co oznacza, że wydają się bardziej okrągłe. Dzieje się tak dlatego, że galaktyki spokojne mają zazwyczaj kształt sferoidalny, podczas gdy dyski galaktyk gwiazdotwórczych widziane z boku mogą wydawać się długie i cienkie. Co ciekawe, galaktyki gwiazdotwórcze w gromadach mają takie same kształty jak te swobodne.

Jednak naprawdę zaskakującym wynikiem jest to, że galaktyki w gromadach nie mają takiego samego kształtu jak galaktyki swobodne. Galaktyki o masie pośredniej w gromadach mają niższy stosunek osi, co wskazuje, że te galaktyki są bardziej płaskie w gromadach niż te poza nimi. I odwrotnie, wysokomasywne galaktyki w gromadach są w rzeczywistości bardziej okrągłe niż ich odpowiedniki poza gromadami.

Zastanawiające jest to, że galaktyki gwiazdotwórcze wyglądają tak samo w tych dwóch środowiskach, a jednocześnie galaktyki w stanie spoczynku mają inne kształty w gromadach i poza nimi. Chociaż galaktyki w obu tych środowiskach zaprzestają formowania gwiazd, zmiana ich morfologii jest znacząco różna.

W rzeczywistości, wyniki tej pracy są zgodne ze scenariuszem, w którym kształt galaktyk o masie pośredniej nie zmienia się w ogóle, gdy są one wygaszane przez gromadę! Jednym z przykładowych scenariuszy, który podają autorzy, jest głodzenie galaktyk: zasadniczo, co się dzieje, gdy zewnętrzny dopływ gazu do galaktyki zostaje usunięty, uniemożliwia jej tworzenie nowych gwiazd? Proces ten może wygasić formowanie się gwiazd w galaktykach bez zmiany jej morfologii. Pozostają jednak pytania: dlaczego dzieje się tak tylko w przypadku galaktyk o masie pośredniej? I co powoduje wygaszanie galaktyk swobodnych?

Praca ta potwierdza fakt, który od dawna jest znany astronomom: istnieje wiele czynników, które należy wziąć pod uwagę, jeżeli chodzi o ewolucję galaktyk. Jednak praca ta dostarcza kolejnych ekscytujących dowodów na to, że w grę wchodzi wiele procesów, a związek pomiędzy formowaniem się gwiazd a morfologią może być jeszcze bardziej złożony, niż się wcześniej wydawało.

 

Więcej informacji:

Źródło: AAS

Opracowanie: Agnieszka Nowak
 

Na ilustracji: Trójkolorowy obraz jednej z gromad galaktyk Abell 1656 w próbce GOGREEN. Galaktyki ze spektroskopowymi przesunięciami ku czerwieni są oznaczone czerwonymi kółkami, a członkowie gromady zielonymi. Źródło: GOGREEN

Reklama