Przejdź do treści

Co 30 000 gwiezdnych żłobków w 74 galaktykach mówi nam o powstawaniu gwiazd

img

Teleskop ALMA przeprowadza niespotykany dotąd przegląd pobliskich galaktyk dyskowych – dotychczas 74, obejmujący łącznie 750 godzin obserwacji 30 000 gwiezdnych żłobków. W tym astronomowie zaczynają odkrywać złożony i jak dotąd słabo poznany związek między obłokami gwiazdotwórczymi a ich galaktykami macierzystymi.

Galaktyki mają różne kształty i rozmiary. Niektóre z najbardziej znaczących różnic między galaktykami dotyczą jednak tego, gdzie i jak tworzą nowe gwiazdy. Przekonujące badania wyjaśniające te różnice dotąd były nieuchwytne, ale wkrótce się to zmieni.

Ogromny, nowy projekt badawczy ALMA, znany jako PHANGS-ALMA (Physics at High Angular Resolution in Nearby GalaxieS), zagłębia się w to pytanie z większą siłą i precyzją, niż kiedykolwiek wcześniej, mierząc demografię i charakterystyki 30 000 indywidualnych gwiezdnych żłobków rozsianych w 74 galaktykach.

PHANGS-ALMA, obecnie trwająca kampania badawcza, zgromadziła już 750 godzin obserwacji i umożliwiła astronomom dużo lepsze zrozumienie tego, jak zmienia się cykl powstawania gwiazd, w zależności od wielkości, wieku i wewnętrznej dynamiki każdej galaktyki z osobna. 

Przez dziesięciolecia astronomowie spekulowali, że istnieją fundamentalne różnice w sposobie, w jaki galaktyki dyskowe o różnych rozmiarach przekształcają wodór w nowe gwiazdy. Niektórzy astronomowie sądzą, że większe, i generalnie starsze galaktyki, nie są tak wydajne w produkcję gwiazd, jak ich mniejsi kuzyni. Najbardziej logicznym wytłumaczeniem byłoby to, że te duże galaktyki mają mniej wydajne gwiezdne żłobki. Ale sprawdzenie tego pomysłu za pomocą obserwacji było trudne.

Po raz pierwszy ALMA pozwala astronomom prześledzić niezbędny, zakrojony na szeroką skalę spis, aby określić, jak wielkoskalowe właściwości (rozmiar, ruch, ect.) galaktyki wpływają na cykl powstawania gwiazd w skali pojedynczych obłoków molekularnych. Obłoki te mają zaledwie około kilkudziesięciu do kilkuset lat świetlnych średnicy, co jest niezwykle mało w skali całej galaktyki, zwłaszcza, gdy są obserwowane z odległości milionów lat świetlnych.

Część tajemnicy powstawania gwiazd, jak zauważają astronomowie, ma związek ze środowiskiem międzygwiazdowym – całą materią i energią wypełniającą przestrzeń między gwiazdami.

Astronomowie rozumieją, że istnieje ciągłe sprzężenie zwrotne w gwiezdnych żłobkach i wokół nich. Wewnątrz tych obłoków gromadzą się gęste zapasy gazu i tworzą gwiazdy, które zakłócają ośrodek międzygwiazdowy. 

W ramach tych badań ALMA obserwuje cząsteczki węgla (CO) ze wszystkich stosunkowo dużych galaktyk spiralnych widocznych na półkuli południowej. Cząsteczki CO w naturalny sposób emitują światło o długości fali milimetrowej, które ALMA może wykryć. Są szczególnie skuteczne w podkreślaniu położenia obłoków gwiazdotwórczych.

Badanie towarzyszące, PHANGS-MUSE, wykorzystuje Bardzo Duży Teleskop (VLT) do uzyskania obrazowania optycznego pierwszych 19 galaktyk obserwowanych przez ALMA. MUSE to spektroskop zamontowany na VLT (Multi-Unit Spectroscopic Explorer). Kolejny przegląd, PHANGS-HST, wykorzystuje Kosmiczny Teleskop Hubble’a do zbadania 38 z tych galaktyk, aby znaleźć ich najmłodsze gromady gwiazd. Te trzy badania razem dają zaskakująco kompletny obraz tego, jak dobrze galaktyki tworzą gwiazdy, badając zimny gaz molekularny, jego ruch, lokalizację zjonizowanego gazu (obszary, w których gwiazdy już się formują) oraz galaktyki z pełną populacją gwiazd.

Do tej pory PHANGS-ALMA zbadał około 30 000 obiektów podobnych do Mgławicy Oriona w pobliskim Wszechświecie. Oczekuje się, że kampania obejmie ostatecznie 300 000 regionów gwiazdotwórczych. 

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
What 30,000 Star Factories in 74 Galaxies Tell Us about Star Formation across the Universe

Źródło: ALMA

Na zdjęciu: Sześć obrazów z kolekcji 74 galaktyk z ALMA. Zdjęcia zostały wykonane w ramach przeglądu PHANGS-ALMA w celu zbadania właściwości obłoków gwiazdotwórczych w galaktykach dyskowych. Źródło: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); NRAO/AUI/NSF, B. Saxton