Teleskop ALMA przeprowadza niespotykany dotąd przegląd pobliskich galaktyk dyskowych – dotychczas 74, obejmujący łącznie 750 godzin obserwacji 30 000 gwiezdnych żłobków. 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. Powody tych różnic były jak dotąd nieuchwytne, ale wkrótce się to zmieni.
Ogromny, nowy projekt badawczy ALMA, znany jako PHANGS-ALMA (Physics at High Angular Resolution in Nearby GalaxieS), zmierza do uzyskania jasnej odpowiedzi na to pytanie, mierząc demografię i charakterystyki trzydziestu tysięcy gwiezdnych żłobków rozsianych w 74 galaktykach.
W ramach tego projektu zgromadzono już 750 godzin obserwacji, które umożliwiły 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 produkcji gwiazd, jak ich mniejsi kuzyni. Najbardziej logicznym wytłumaczeniem byłoby to, że duże galaktyki mają mniej wydajne gwiezdne żłobki. Ale sprawdzenie tego pomysłu za pomocą obserwacji było trudne.
Po raz pierwszy ALMA pozwala astronomom 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 – to niezwykle mało w skali całej galaktyki, zwłaszcza gdy obłoki te 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.
Projekt towarzyszący, PHANGS-MUSE, wykorzystuje Bardzo Duży Teleskop (Very Large Telescope – VLT) do uzyskania obrazowania optycznego pierwszych dziewiętnastu galaktyk obserwowanych przez ALMA. Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) to spektroskop zamontowany na VLT. Kolejny przegląd, PHANGS-HST, wykorzystuje Kosmiczny Teleskop Hubble’a do zbadania 38 z tych galaktyk, aby znaleźć ich najmłodsze gromady gwiazd. Te trzy projekty razem dają zaskakująco kompletny obraz tego, jak galaktyki tworzą gwiazdy, poprzez badania zimnego gazu molekularnego, jego ruchu, lokalizacji zjonizowanego gazu (obszary, w których gwiazdy już się formują) oraz galaktyki z pełną populacją gwiazd.
Do tej pory w ramach projektu PHANGS-ALMA zbadano około 30 000 obiektów podobnych do Mgławicy Oriona. Oczekuje się, ostatecznie przeanalizowanych zostanie 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
