Dużo ciężkich pierwiastków przecieka galaktykom przez palce do CGM

Galaktyki spiralne takie jak Droga Mleczna ukazane na środku zdjęcia, otoczone są przez ośrodek wokółgalaktyczny, który dla naszych oczu pozostaje ciemny. Jednak ośrodek wokółgalaktyczny zawiera bardzo gorący gaz, który powyżej przedstawiono na czerwono, pomarańczowo i biało. Źródło: Adrien Thob, LJMU
Galaktyki spiralne takie jak Droga Mleczna ukazane na środku zdjęcia, otoczone są przez ośrodek wokółgalaktyczny, który dla naszych oczu pozostaje ciemny. Jednak ośrodek wokółgalaktyczny zawiera bardzo gorący gaz, który powyżej przedstawiono na czerwono, pomarańczowo i biało. Źródło: Adrien Thob, LJMU

Galaktyki „marnują” ogromne ilości ciężkich pierwiastków powstałych w gwiazdach poprzez wyrzucanie ich nawet milion lat świetlnych w przestrzeń kosmiczną w otaczające je halo galaktyczne – wskazują wyniki nowych badań prowadzonych przez naukowców z University of Colorado w Boulder.

Badania, których wyniki niedawno opublikowano online w periodyku Monthly Notices of the Royal Astronomical Society wskazują, że więcej atomów tlenu, węgla i żelaza wykrywa się w rozległym, gazowym halo galaktycznym niż w samej galaktyce. A to oznacza, że galaktyki pozbawione są surowca niezbędnego do tworzenia nowych gwiazd i planet.

„Wcześniej uważaliśmy, że te cięższe pierwiastki ulegną recyklingowi i posłużą do tworzenia kolejnych generacji gwiazd i układów planetarnych,” mówi Benjamin Oppenheimer, badacz z Center for Astrophysics & Space Astronomy (CASA) na CU-Boulder oraz główny autor badania. „Okazuje się jednak, że galaktyki nie sprawdzają się w recyklingu.”

Niemal niewidoczny obłok gazu, który otacza galaktykę, znany jako ośrodek wokółgalaktyczny (CGM – circumgalactic medium), najprawdopodobniej odgrywa kluczową rolę w przejmowaniu i oddawaniu pierwiastków z i do wnętrza galaktyki, jednak konkretne mechanizmy pozostają jak na razie nieznane. Typowa galaktyka ma rozmiary od 30 000 do 100 000 lat świetlnych, podczas gdy obłok CGM może rozpościerać się nawet na milion lat świetlnych.

Naukowcy wykorzystali dane zebrane za pomocą spektrografu COS (Cosmic Origin Spectrograph). Jest to instrument warty 70 milionów dolarów, zaprojektowany w CU-Boulder i zbudowany przez Ball Aerospace Technology Corp. Jego głównym zadaniem jest badanie składu chemicznego CGM.

COS zainstalowany jest na Kosmicznym Teleskopie Hubble’a i wykorzystuje metody spektroskopii w ultrafiolecie do badania ewolucji Wszechświata.

Galaktyki spiralne podobne do Drogi Mlecznej aktywnie produkują gwiazdy i mają błękitne zabarwienie, a galaktyki eliptyczne charakteryzują się niską aktywnością w zakresie tworzenia nowych gwiazd i wydają się czerwone. Oba typy galaktyk zawierają od dziesiątek do setek miliardów gwiazd, w których powstają ciężkie pierwiastki.

Po przeprowadzeniu serii symulacji, naukowcy odkryli, że CGM otaczające galaktyki obu typów zawierają ponad połowę ciężkich pierwiastków w całej galaktyce, co wskazuje na to, że galaktyki nie potrafią wydajnie utrzymywać w sobie surowca do tworzenia nowych gwiazd.

„Niesamowita zgodność galaktyk w naszych sumulacjach z tymi obserwowanymi za pomocą COS pozwoliła nam pewniej zinterpretować dane obserwacyjne,” mówi Robert Crain, badacz z Liverpool John Moores University oraz współautor badania.

Nowe symulacje tłumaczą także zagadkowe obserwacje COS wskazujące na mniejszą ilość tlenu wokół galaktyk eliptycznych niż wokół spiralnych.

„CGM otaczający galaktyki eliptyczne ma wyższą temperaturę,” mówi Joop Schaye, profesor z Uniwersytetu w Lejdzie w Holandii oraz współautor badania. „Wysokie temperatury, sięgające ponad 1 000 000 K, zmniejszają ilość tlenu pięciokrotnie zjonizowanego – to właśnie jony obserwowane za pomocą COS.”

Dla porównania, temperatury gazu w CGM galaktyk spiralnych sięgają 300 000 K, czyli są zaledwie 50 razy gorętsze od powierzchni Słońca.

„Aby supernowe i supermasywne czarne dziury mogły wyrzucić te wszystkie ciężkie pierwiastki na zewnątrz galaktyki, do CGM, potrzeba olbrzymich ilości energii,” mówi Oppenheimer. „To gwałtowny i długotrwały proces, który może trwać ponad 10 milirdów lat, co oznacza, że w galaktyce takiej jak Droga Mleczna, ten wysoce zjonizowany tlen, który obserwujemy, jest tutaj od czasów sprzed narodzin Słońca.”

Źródło: CU-Boulder

Komentarze

comments