Jak w galaktykach karłowatych powstają gromady gwiazd?

IDL TIFF file
IDL TIFF file

Pobliska galaktyka karłowata skrywa intrygującą tajemnicę: W jaki sposób jest w stanie tworzyć nowe jasne gromady gwiazd przy braku pyłu i gazu, którego znacznie więcej jest w dużych galaktykach? Według astronomów odpowiedź leży w gęsto upakowanych i wcześniej niezauważonych  obłokach materii niezbędnej do tworzenia gwiazd, rozsianych po całej galaktyce.

Międzynarodowy zespół astronomów korzystając z Atacama Large Milimeter/submilimeter Array (ALMA) odkrył nieoczekiwaną populację kompaktowych obłoków międzygwiezdnych ukrytych w pobliskiej galaktyce karłowatej Wolf-Lundmark-Melotte, znanej pod skrótem WLM.

Owe obłoki zanurzone w gęstej okrywie materii międzygwiezdnej pozwalają wytłumaczyć w jaki sposób mogą powstawać gęste gromady gwiazd w środowisku tysiąckrotnie mniejszym i dużo bardziej rozproszonym niż Droga Mleczna.

„Z wielu względów nieregularne galaktyki karłowate takie jak WLM nie są przystosowane do tworzenia gromad gwiazd,” mówi Monica Rubio, astronom z University of Chile oraz główny autor artykułu, który zostanie opublikowany w czasopiśmie Nature. „Owe galaktyki charakteryzuje bardzo niska gęstość. Co więcej, brakuje w nich ciężkich pierwiastków przyczyniających się do procesów formowania gwiazd. Takie galaktyki powinny móc tworzyć jedynie rozproszone gwiazdy, a nie skoncentrowane gromady, ale jak widać – tak nie jest.”

Podczas badania tej galaktyki za pomocą obserwatorium ALMA astronomowie byli w stanie zlokalizować po raz pierwszy kompaktowe regiony, które przypominały środowisko większych galaktyk.

9-astronomersd

Owe regiony zostały odkryte dzięki zauważeniu prawie niewidocznego, prawie punktowego promieniowania w zakresie milimetrowym emitowanego przez cząsteczki tlenku węgla (CO), które zazwyczaj odpowiadają międzygwiezdnym obłokom w których powstają gwiazdy.

Już wcześniej zespół astronomów pod kierownictwem Deidre Hunter z Lowell Observatory w Flagstaff, w stanie Arizona odkrył CO w galaktyce WLM pojedynczą anteną Atacama Pathfinder Experiment (APEX). Te wstępne obserwacje niskiej rozdzielczości nie umożliwiły stwierdzenia gdzie znajdują się cząsteczki tlenku węgla. Zespół mógł jedynie potwierdzić, że WLM posiada najmniejszą obfitość CO dotychczas odkrytą w jakiejkolwiek galaktyce. Ten brak CO oraz ciężkich pierwiastków powinien znacznie hamować procesy gwiazdotwórcze.

Wcześniejsze obserwacje WLM oraz podobnych jej galaktyk wykazywały bardzo małe ilości cięższych pierwiastków i według astronomów nie mogły z nich powstawać nowe gromady gwiazd, które obserwowali. Okazało się, że trudno było wcześniej dostrzec CO, bowiem w przeciwieństwie do normalnych galaktyk, w WLM obłoki były bardzo małe w porównaniu do otaczających je otoczek gazu cząsteczkowego i atomowego. Aby taki obłok CO mógł stać się fabryką gwiazd potrzebuje olbrzymich otoczek gazu, które będą na niego naciskały z każdej strony tak, aby gęstość CO w pewnym momencie pozwoliła na powstanie gromady gwiazd.

WLM to stosunkowo samotna galaktyka karłowata zlokalizowana około 3 miliony lat świetnych od Ziemi, na zewnętrznej krawędzi Lokalnej Grupy: zbioru galaktyk obejmującego Drogę Mleczną, Obłoki Magellana, Galaktykę w Andromedzie, M33 oraz kilkadziesiąt mniejszych galaktyk.

Źródło: Nature / NRAO