Znaleziono promieniowanie kosmiczne napędzające wiatry Galaktyki

Astronomowie odkryli wskazówkę dotyczącą tego, w jaki sposób galaktyki hamują procesy formowania się gwiazd. Nowe badania wskazują na to, że szybko poruszające się elektrony promieniowania kosmicznego mogą napędzać wiatry, które wydmuchują gaz potrzebny do powstawania nowych gwiazd.

Takie wiatry są odpowiedzialne za spowolnienie tempa powstawania gwiazd w miarę ewolucji galaktyk. Jednakże fale uderzeniowe z eksplozji supernowych oraz napędzane przez czarne dziury energetyczne strumienie materii pochodzące z jąder galaktyk były uważane za główne czynniki wywołujące te wiatry. Uważano, że promieniowanie kosmiczne przyczynia się do tego jedynie w niewielkim stopniu, szczególnie w galaktykach takich jak M33, w których są regiony intensywnego formowania się gwiazd.

Widzieliśmy wiatry galaktyczne napędzane przez promieniowanie kosmiczne w naszej własnej Drodze Mlecznej i Galaktyce Andromedy, które mają znacznie słabsze tempo formowania się gwiazd, ale nigdy wcześniej nie zaobserwowaliśmy ich w galaktyce takiej jak M33 – powiedziała Fatemah Tabatabaei z Instytutu Badań Nauk Podstawowych w Iranie.

Tabatabaei i międzynarodowy zespół naukowców przeprowadzili szczegółowe, wielopoziomowe obserwacje za pomocą obserwatorium Very Large Array (VLA) w Soccoro w Nowym Meksyku. Przedmiotem obserwacji była M33 – galaktyka spiralna odległa o prawie trzy miliony lat świetlnych i należąca do Grupy Lokalnej Galaktyk, która obejmuje Drogę Mleczną. Wykorzystano również dane z wcześniejszych obserwacji za pomocą VLA, radioteleskopu Effelsberg w Niemczech oraz teleskopów pracujących na falach milimetrowych oraz w świetle widzialnym i podczerwieni.

Gwiazdy masywniejsze od naszego Słońca pędzą przez swoje życiowe cykle, ostatecznie eksplodując jako supernowe. Wybuchowe fale uderzeniowe mogą przyspieszać cząstki do prędkości bliskiej prędkości światła, tworząc promieniowanie kosmiczne. Wystarczająca ilość tego promieniowania kosmicznego może z kolei wytworzyć ciśnienie, które napędza wiatry unoszące gaz potrzebny do dalszego formowania gwiazd.

Obserwacje za pomocą VLA pokazały, że promieniowanie kosmiczne w galaktyce M33 ucieka z regionów, w których się rodzi, dzięki czemu jest w stanie napędzać bardziej rozległe wiatry – powiedział William Cotton z National Radio Astronomy Observatory.

Na podstawie tych obserwacji astronomowie doszli do wniosku, że liczne wybuchy supernowych i pozostałości po nich w gigantycznych kompleksach obfitych w procesy gwiazdotwórcze w obrębie galaktyki M33 sprawiają, że takie wiatry napędzane promieniowaniem kosmicznym są bardziej prawdopodobne.

Oznacza to, że promienie kosmiczne są bardziej ogólną przyczyną wiatrów galaktycznych, szczególnie we wcześniejszych okresach historii Wszechświata, kiedy formowanie się gwiazd odbywało się w znacznie większym tempie – powiedziała Tabatabaei. Mechanizm ten staje się zatem ważnym czynnikiem w zrozumieniu ewolucji galaktyk w czasie.

Tabatabaei, Cotton i ich współpracownicy informują o swoich odkryciach w wydaniu „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society” z 25 października 2022 roku.

Opracowanie: Agnieszka Nowak

Więcej informacji:

• VLA Finds Cosmic Rays Driving Galaxy’s Winds
• Cloud-scale radio surveys of star formation and feedback in Triangulum Galaxy M 33: VLA observations

Źródło: NRAO

Na ilustracji: Wizja artystyczna wiatrów napędzanych promieniami kosmicznymi (niebieski i zielony) nałożona na obraz galaktyki M33 w świetle widzialnym (czerwony i biały) obserwowanej za pomocą VLT Survey Telescope w Obserwatorium ESO w Paranal w Chile. Źródło: Institute for Research in Fundamental Sciences – IPM & European Southern Observatory (ESO)