Przejdź do treści

Obserwowanie procesów gwiazdotwórczych w kosmiczne południe

Galaktyka spiralna NGC 1559 jest przykładem lokalnej galaktyki gwiazdotwórczej.

Tworzenie się gwiazd w galaktykach wydaje się być mocno regulowane przez przepływ gazu do i z galaktyk. Naukowcom nadal nie udało się ustalić szczegółów tych przepływów, ale można się o nich wiele dowiedzieć dzięki badaniu galaktyki podczas „kosmicznego południa”, kiedy tempo powstawania gwiazd w całym Wszechświecie było najwyższe.

Tajniki kosmicznego południa
„Kosmiczne południe” odpowiada przesunięciu ku czerwieni z = 2-3, kiedy Wszechświat miał mniej więcej od 2 do 3 miliardów lat (przypadkowo). W tym stosunkowo krótkim okresie, galaktyki utworzyły około połowy swojej masy gwiazdowej. To sprawia, że kosmiczne południe jest idealnym czasem do badania mechanizmów powstawania gwiazd.

Gwiazdy powstają z gazu, a gaz nieustannie wpływa i wypływa z galaktyk. W szczególności gaz przepływa pomiędzy ośrodkami międzygalaktycznym i międzygwiazdowym, przechodzi przy tym przez ośrodek okołogalaktyczny (ang. circumgalactic medium – CGM). CGM jest rejestratorem tego, jaki rodzaj gazu wpłynął i wypłynął z danej galaktyki.

Galaktyki przekształcają lżejsze pierwiastki w cięższe, więc można by się spodziewać, że gaz wpływający do galaktyki jest zdominowany przez pierwiastki lekkie, podczas gdy gaz wypływający – zawiera więcej pierwiastków ciężkich. Jednakże, naukowcy nie zaobserwowali tego efektu przy niskich przesunięciach ku czerwieni, prawdopodobnie z powodów kilku czynników zakłócających, takich jak mieszanie się gazu i pyłu. Czy jednak może on być bardziej widoczny przy wyższych przesunięciach ku czerwieni, jak na przykład w kosmiczne południe?

Najnowsze badania przeprowadzone przez Nikole Nielsen (Swinburne University of Technology/ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics in 3 Dimensions, Australia) przedstawiają pierwsze wyniki programu „CGM at Cosmic Noon with Keck Cosmic Web Imager”, którego celem jest badanie przepływów gazu z galaktyk podczas kosmicznego południa. Używając danych uzyskanych z Keck Cosmic Web Imager (KCWI), Kosmicznego Teleskopu Hubble’a oraz Bardzo Dużego Teleskopu (VLT), Nielsen i jej współpracownicy bardzo szczegółowo zbadali własności jednej z galaktyk z przesunięciem ku czerwieni z ~ 2.

Pochłanianie jak największej liczby informacji
Program CGM at Cosmic Noon with KCWI ma na celu uzyskanie „par galaktyk-przesłaniających” odpowiednich do badania przepływów gazu. „Galaktyki przesłaniające” to ciała materii, które są podświetlane przez kwazary, niezwykle jasne, aktywne galaktyki. Gdy światło z kwazara przechodzi przez taką galaktykę, jest przez nią zmieniane w sposób unikalny dla jej zawartości. Nielsen i współpracownicy byli szczególnie zainteresowani galaktykami przesłaniającymi, które wykazywały sygnatury magnezu i węgla, ponieważ pierwiastki te są łatwo wykrywalne podczas kosmicznego południa i mogą być wykorzystane do śledzenia wzbogaconego w metale, zjonizowanego gazu. Odpowiednie galaktyki przesłaniające w tym badaniu zostały zaobserwowane przez VLT.

Naukowcy nie przyjmują za pewnik, że galaktyka ta jest związana z galaktyką, dlatego z pomocą przychodzą dane z KCWI i Hubble’a. Dane z KCWI mogą być użyte do znalezienia charakterystycznej emisji wodoru z galaktyki, podczas gdy obrazy z Hubble’a pozwalają na określenie kształtu galaktyki. Galaktyka, na której skupiono się w tym badaniu, wydaje się być zwrócona do nas krawędzią, a kwazar świeci wzdłuż jej węższej osi.

Prawdopodobnie wypływy
Na podstawie cech naszej własnej galaktyki oraz prawdopodobnej orientacji galaktyki ogniskującej Nielsen i jej współpracownicy założyli, że przepływy gazu związane z magnezem są wypływami. Jeżeli tak jest, autorzy szacują, że gaz wypływa z galaktyki w tempie około 50 mas Słońca na rok. CGM galaktyki ogniskującej wydaje się być bardziej wzbogacony w ciężkie pierwiastki niż przeciętnie, ale nie na tyle, by został całkowicie zdominowany przez wypływy.

Nielsen i jej współpracownicy zauważyli, że istnieje wiele realnych interpretacji tych danych, więc nie można wyciągać absolutnych wniosków na podstawie tej jednej galaktyki. Bardziej szczegółowe modele uwzględniające wpływ różnych pierwiastków i orientacji galaktyk będą przydatne w przyszłości. Jednak to badanie jest doskonałą demonstracją tego, co można zrobić dzięki połączeniu danych z różnych instrumentów.
 

Więcej informacji:

Źródło: AAS

Opracowanie: Agnieszka Nowak
 

Na ilustracji: Galaktyka spiralna NGC 1559 jest przykładem lokalnej galaktyki gwiazdotwórczej. Źródło: NASA/ESA/Hubble

Reklama