Przejdź do treści

„Kosmiczny wąż” ujawnia strukturę odległych galaktyk

Formowanie się gwiazd w odległych galaktykach wciąż pozostaje w dużej mierze niezbadane. Po raz pierwszy astronomowie z Uniwersytetu w Genewie byli w stanie dokładnie obserwować układy gwiazd oddalonych o sześć miliardów lat świetlnych od nas. W ten sposób potwierdzają wcześniejsze symulacje wykonane przez Uniwersytet w Zurychu. Jeden szczególny efekt wydaje się możliwy dzięki wielokrotnym odbiciom obrazów, które przebiegają przez kosmos niczym wąż.

Dzisiaj astronomowie mają dość dokładne wyobrażenie o tym, w jaki sposób powstały gwiazdy w niedawnej kosmicznej przeszłości. Ale czy te prawa odnoszą się także do starszych galaktyk? Od około dziesięciu lat teleskop Hubble’a pozwala astronomom obserwować układy słoneczne oddalone o sześć czy siedem miliardów lat świetlnych. Dane z Hubble’a sugerują, że istnieją galaktyki mgławic i gromady gwiazd o średnicy ponad 3000 lat świetlnych. Te olbrzymie zgromadzenia („kępy”) gwiazd i gazu – około tysiąca razy większe, niż Droga Mleczna, która jest stosunkowo nowa pod względem historii Wszechświata – wydają się być normą dla starszych galaktyk. 

Bardzo trudno jest dokładnie zbadać te zjawiska na tak dużych odległościach. Zespół z Obserwatorium Uniwersytetu Genewskiego i Centrum Astrofizyki Teoretycznej i Kosmologii Uniwersytetu w Zurychu używa szczególnego efektu Wszechświata, który kieruje się własnymi prawami: teleskop jest skierowany na bardzo masywny obiekt, którego pole grawitacyjne wpływa na światło odległej galaktyki leżącej za nim. W czasie oglądania przez tę „soczewkę grawitacyjną” zmienia się kierunek propagacji światła obiektu znajdującego się za nią. To powiększa obraz oraz go zwielokrotnia.

Dzięki soczewkowaniu grawitacyjnemu naukowcy byli w stanie dostrzec zniekształcone, wydłużone obrazy, które wyglądały jak „kosmiczny wąż”. „Obraz powiększony przez soczewkę jest znacznie dokładniejszy i jaśniejszy. Możemy wykryć galaktyczne detale, które są sto razy mniejsze i porównać pięć różnych rozdzielczości, aby określić strukturę i rozmiar tych gigantycznych gromad” - mówi Daniel Schaerer, profesor w Obserwatorium Uniwersytetu Genewskiego. 

Międzynarodowa grupa badawcza odkryła, że kępy gwiazd nie były aż tak duże i masywne, jak sugerowały pierwsze obrazy z Hubble’a. W ten sposób potwierdzili wcześniejsze symulacje Valentiny Tamburello wykonane na superkomputerze w Instytucie Obliczeniowym Uniwersytetu w Zurychu. „Dzięki niesłychanie wysokiej rozdzielczości kosmicznego węża, mogliśmy porównać nasze obliczenia z obserwacjami, które już zostały wykonane” – wyjaśnia autorka badania.

W przeciwieństwie do tego, co wcześniej zakładano, badana galaktyka nie składa się z jednej dużej grupy gwiazd, lecz z wielu mniejszych. „Oczywiście gigantyczne skupiska w tak odległych galaktykach mogą powstawać tylko w bardzo szczególnych warunkach, na przykład w wyniku mniejszych fuzji lub pod wpływem zimnego gazu” – mówi pani Tamburello. Z powodu dużej odległości do galaktyki nie można było wcześniej wykryć tego faktu. W swojej rozprawie doktorskiej pani Tamburello wywnioskowała już pod koniec 2016 roku, że rzeczywistą masę i rozmiar kęp można było wykryć tylko w wyższej rozdzielczości.

Lucio Mayer, profesor z Institute of Computational Science, podkreśla: „Obserwacje wykonane przez Uniwersytet Genewski potwierdzają zatem nowe wyniki symulacji. Pokazuje to, że symulacje numeryczne mogą prorokować i przewidywać obserwacje astronomiczne.”

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

Źródło: University of Zurich

Na zdjęciu: Kosmiczny wąż zaobserwowany przez Instytut Astronomiczny Uniwersytetu Genewskiego. Źródło: Université de Genève