ALMA odkrywa tajemnice olbrzymiej kosmicznej bańki

Computer simulation of a Lyman-alpha Blob

Międzynarodowy zespół naukowców korzystający z obserwatorium ALMA oraz Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) jak i innych teleskopów, odkrył prawdziwą naturę rzadkiego obiektu głębokiego wszechświata – tak zwanej Bańki Lyman-alfa. Jak dotąd astronomowie nie rozumieli co sprawiało, że te potężne obłoki gazu świeciły tak jasno, jednak teraz ALMA dostrzegła dwie galaktyki w sercu jednego z takich obiektów. W obu galaktykach zachodzą intensywne procesy gwiazdotwórcze rozświetlające otaczający je gaz. Te dwie duże galaktyki z kolei znajdują się  w centrum gąszczu mniejszych galaktyk, który wygląda na wczesną fazę powstawania masywnej gromady galaktyk. Obie zarejestrowane przez ALMA galaktyki najprawdopodobniej połączą się w jedną olbrzymią galaktykę eliptyczną.

Infografika przedstawiająca procesy zachodzące w bańce Lyman-alfa
Infografika przedstawiająca procesy zachodzące w bańce Lyman-alfa

Bańki Lyman-alfa (LAB, ang. Lyman-alpha Blobs) to gigantyczne obłoki gazu wodorowego rozciągające się na setki tysięcy lat świetlnych, które astronomowie dostrzegają w bardzo dużych odległościach od Drogi Mlecznej. Ich nazwa odzwierciedla charakterystyczną długość fali promieniowania ultrafioletowego, na której emitują promieniowanie – tzw. promieniowanie Lyman-alfa. Od ich odkrycia, procesy odpowiadające za ich powstanie stanowiły jedną z większych zagadek astronomicznych. Jednak nowe obserwacje przeprowadzone za pomocą obserwatorium ALMA mogą w końcu wyjaśnić tę tajemnicę.

Lekka poświata gigantycznej kosmicznej bańki
Lekka poświata gigantycznej kosmicznej bańki

Jedną z największych i najlepiej zbadanych Baniek Lyman-alfa jest SSA22-Lyman-alphaa blob 1, w skrócie LAB-1. Zanurzona w centrum potężnej gromady galaktyk na wczesnym etapie rozwoju, bańka ta była pierwszym odkrytym obiektem tego typu (w 2000 roku) – i znajduje się na tyle daleko, że wyemitowane przez nią światło potrzebowało 11.5 miliardów lat, aby do nas dotrzeć.

Zespół astronomów kierowany przez Jima Geacha z Centre for Astrophysics Research na Uniwersytecie Hertfordshire w Wielkiej Brytanii wykorzystał teraz obserwatorium ALMA i jej niezrównaną zdolność do obserwowania promieniowania emitowanego przez chłodne obłoki pyłowe w odległych galaktykach do tego, aby zajrzeć głęboko w LAB-1. Dzięki temu możliwe było dostrzeżenie i oddzielenie kilku źródeł emisji w zakresie sub-milimetrowym.

Położenie gigantycznej bańki Lyman-alfa LAB-1
Położenie gigantycznej bańki Lyman-alfa LAB-1

Następnie połączono obrazy uzyskane za pomocą ALMA z obserwacjami wykonanymi za pomocą instrumentu MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) zainstalowanego na Bardzo Dużym Teleskopie (VLT), który rejestrował promieniowanie Lyman-alfa. Taki zbiór danych pozwolił określić, że źródła zarejestrowane przez ALMA znajdują się w samym centrum Bańki Lyman-alfa, gdzie gwiazdy powstają w tempie 100 razy większym niż w Drodze Mlecznej.

Zdjęcia głębokiego nieba wykonane za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a oraz spektroskopia przy wykorzystaniu teleskopów z Obserwatorium W.M. Kecka wykazały dodatkowo, że źródła zarejestrowane przez ALMA otoczone są licznymi słabymi galaktykami towarzyszącymi, które mogą bombardować centralne galaktyki materią, która tylko napędza trwające w nich procesy gwiazdotwórcze.

Na tym etapie naukowcy zwrócili się ku komputerowym symulacjom procesów formowania galaktyk, aby dowieść, że gigantyczny świecący obłok emisji Lyman-alfa można wytłumaczyć jeżeli promieniowanie ultrafioletowe emitowane podczas formowania gwiazd w dwóch galaktykach zarejestrowanych przez ALMA rozprasza otaczający je gaz wodorowy. To mogłoby prowadzić do powstania obserwowanych przez nas baniek Lyman-alfa.

Jim Geach, główny autor opracowania tłumaczy: „Wyobraź sobie przydrożną lampę w mglistą noc – widzisz rozmytą poświatę ponieważ emitowane przez nią światło jest rozpraszane na drobnych kroplach wody. W przypadku baniek Lyman-alfa mamy do czynienia z tym samym procesem, tyle że zamiast lamp drogowych mamy intensywnie gwiazdotwórczą galaktykę, a zamiast mgły potężny obłok gazu międzygalaktycznego.”

Zrozumienie w jaki sposób powstają i ewoluują galaktyki to niesamowite wyzwanie. Astronomowie uważają, że bańki Lyman-alfa są ważne ponieważ wydają się one być miejscem powstawania najmasywniejszych galaktyk we Wszechświecie. Co więcej, rozmyta poświata Lyman-alfa dostarcza wielu informacji o tym co się dzieje z pierwotnym gazem otaczającym młode galaktyki – obszarem bardzo trudnym do badania, a niesamowicie istotnym przy próbach zrozumienia wczesnej ewolucji galaktyk.

Źródło: ESO

Komentarze

comments