Burzliwy ośrodek międzygwiezdny

Galaktyka M101 widziana w zakresie optycznym i w paśmie wodoru atomowego (czerwony). Linie wodoru odkrywają gwałtowny i turbulentny ruch gazu. Nowe badania wskazują, że turbulencje w galaktyce często powstają wskutek samych efektów grawitacyjnych. Terry Hancock
Galaktyka M101 widziana w zakresie optycznym i w paśmie wodoru atomowego (czerwony). Linie wodoru odkrywają gwałtowny i turbulentny ruch gazu. Nowe badania wskazują, że turbulencje w galaktyce często powstają wskutek samych efektów grawitacyjnych. Terry Hancock

Gaz w galaktykach zazwyczaj porusza się z bardzo dużymi, często nawet naddźwiękowymi prędkościami dowodząc tym samym, że ośrodek międzygwiezdny jest bardzo turbulentny. Przyglądając się obłokom gazu w naszej własnej Drodze Mlecznej astronomowie byli w stanie udowodnić w toku różnych obserwacji, że  także tutaj ośrodek międzygwiezdny jest turbulentny. Generalnie turbulencje stanowią kluczowy parametr fizyczny w procesie powstawania gwiazd ponieważ podobnie do ciśnienia termicznego ciepłego gazu, powstrzymują one zapadanie się obłoków w gwiazdy wskutek kontrakcji grawitacyjnej. Mimo ich wagi, wciąż bardzo słabo rozumiemy turbulencje. Nawet proces ich powstawania jest wciąż niejasny. Niektórzy naukowcy uważają, że turbulencje powstają właśnie wskutek procesów powstawania gwiazd, kiedy to nowe gwiazdy oraz wiatry pochodzące z wybuchów supernowych wzburzają ośrodek międzygwiezdny. Inni astronomowie uważają znowu, że już sam wpływ grawitacji może spowodować naddźwiękowy ruch gazu w obracającej się galaktyce.

Blakesley Burkhart, astronomka CfA wraz ze swoim współpracownikiem zbadała od strony teoretycznej procesy fizyczne odpowiadające za powstawanie turbulencji, a następnie porównała swoje wnioski z obserwacjami galaktyk. Od dawna uważano, że tempo powstawania gwiazd w galaktykach wydaje się skorelowane z rozkładem prędkości gazu w tych galaktykach. De facto, właśnie dlatego zaproponowano związek między powstawaniem gwiazd a turbulencjami. Naukowcy jednak zauważają, że gdyby to powstawanie gwiazd było odpowiedzialne za ten rozkład prędkości, korelacja byłaby dużo większa.

W rzeczywistości to model turbulencji napędzanych grawitacyjnie wskazuje dużo lepszą zgodność z danymi obserwacyjnymi. Właśnie ten model bez problemu odtwarza przypadki galaktyk, w których występują bardzo wysokie prędkości gwiazd przy jednocześnie niskim tempie powstawania gwiazd; w takiej sytuacji w galaktyce znajduje się niewiele gazu, z którego mogą powstać gwiazdy, ale grawitacja jest w stanie napędzać szybkie ruchy. Uzyskane wyniki mocno faworyzują takie wytłumaczenie, jednak nie są jednoznaczne. Wciąż możliwe jest istnienie przypadków, w których zarówno procesy powstawania nowych gwiazd oraz grawitacja odgrywają porównywalne role.

Autorzy w podsumowaniu swojego artykułu omawiają ograniczenia aktualnego zestawu danych obserwacyjnych i wskazują na konieczność wykonywania dalszych pomiarów, które pozwolą doprecyzować wnioski. Tak czy inaczej, udało się udowodnić, że turbulencje mają dużo bardziej skomplikowane pochodzenie niż dotychczas uważano.

Źródło: Harvard-Smithsonian CfA