Przejdź do treści

Śledzenie odpływów gazu z galaktyki gwiazdotwórczej

Galaktyka gwiazdotwórcza MCG+07-33-027 widziana przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a

Przepływ gazu do i z galaktyki reguluje wiele cech, takich jak szybkość powstawania gwiazd i zawartość chemiczna. Symulacje komputerowe pozwoliły naukowcom bardziej szczegółowo zbadać te przepływy gazu, ale wciąż pozostaje wiele do odkrycia. Na przykład to, w jakiej skali gaz wypływa z galaktyk aktywnie tworzących gwiazdy.

Obecnie symulacje komputerowe bardzo ogólnie modelują przepływy gazu opuszczającego galaktykę. Jednak wypływy muszą być modelowane z dużo większą szczegółowością, aby uchwycić ich pełny wpływ na galaktyki, co oznacza, że obserwacje odpływów muszą badać znacznie mniejsze skale niż obecnie.

Wypływy zazwyczaj są badane za pomocą spektroskopii absorpcyjnej, która wykorzystuje fakt, że widmo światła przechodzącego przez obłok materii będzie miało nadrukowane cechy charakterystyczne dla materii obłoku. Ale technika ta jest przydatna tylko wtedy, gdy patrzymy na „dół cylindra” odpływu, tak że wypływ pochłania światło za nim, a kształt ten uniemożliwia naukowcom skuteczne badanie wielkości odpływu.

Aby zbadać rozmiary odpływów, potrzebujemy drugiej strony absorpcji: emisji. Materia wyrzucana w galaktycznych odpływach fluoryzuje – absorbuje światło o określonych długościach fal i ponownie je emituje na dłuższych falach. Grupa naukowców pod kierunkiem Bingjie Wang (Johns Hopkins University) prześledziła to promieniowanie emitowane z wypływów w pobliskich galaktykach gwiazdotwórczych przy użyciu danych uzyskanych z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. Następnie wykorzystali tę emisję do zbadania rozmiarów odpływów.

Galaktyki gwiazdotwórcze charakteryzują się znacznie wyższym tempem tworzenia gwiazd niż przeciętna galaktyka (np. Droga Mleczna). Oznacza to, że ich wypływy będą również znacznie bardziej widoczne, wraz z emisjami wykorzystywanymi do śledzenia odpływów.

Badając linie emisji fluorescencji, Wang i współpracownicy mogli skupić się na materii wypływającej z galaktyki. Porównanie siły tych linii emisyjnych fluorescencji z typowo wykorzystywanymi znacznikami – liniami absorpcji rezonansu – pozwoliło im następnie wyciągnąć wnioski na temat struktury wypływów i określić, czy interpretujemy je poprawnie.

Wang i jej współpracownicy odkryli, że linie fluorescencyjne są systematycznie słabsze niż linie absorpcji rezonansu. Sugeruje to, że linie fluorescencji widoczne w obrazie z HST są częściej kojarzone ze stacjonarnym ośrodkiem międzygwiazdowym galaktyki lub wolno poruszającymi się centralnymi częściami wypływów, niż śledzeniem szybko poruszającej się materii w zewnętrznych obszarach odpływów.

Więc gdzie są silne linie fluorescencyjne? Wang i jej współpracownicy sugerują, że skoro wypływy zawierają więcej materii, im dalej znajdują się od galaktyki, fluorescencja pojawiłaby się również dalej od centrum galaktyki. Jednak instrument HST użyty w tym badaniu nie jest przystosowany do obserwacji bardzo dużych obszarów, co oznacza, że regiony o silnej fluorescencji prawdopodobnie leżą poza polem widzenia instrumentu i są wykluczane z danych.

Wynik ten sugeruje, że szybkości odpływów dla odległych galaktyk są znacznie niedoszacowane przy wykorzystaniu techniki, której naukowcy używali do ich pomiaru, i nie uwzględniają zmiany siły wraz z odległością od galaktyki. Jedno jest pewne: astronomowie będą potrzebować większego teleskopu.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej informacji:
Tracing Gas Flows Out of Star-Forming Galaxies

A Systematic Study of Galactic Outflows via Fluorescence Emission: Implications for Their Size and Structure

Źródło: AAS

Na ilustracji: Galaktyka gwiazdotwórcza MCG+07-33-027 widziana przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a. Źródło: ESA/Hubble & NASA oraz N. Grogin (STScI)