Co rozświetla najjaśniejsze galaktyki?

Para zderzających się galaktyk VV705. Źródło: NASA/Hubble

Od dawna wiadomo, że interakcje, do których dochodzi między galaktykami, wpływają na ich ewolucję. Różnego rodzaju oddziaływania między galaktykami powszechnie obserwowane są we wszechświecie i większość galaktyk posiada cechy wskazujące na spotkania z innymi galaktykami. Najbardziej dramatyczne galaktyki rozświetlają się, szczególnie w zakresie promieniowania podczerwonego, i są jednymi z najjaśniejszych obiektów na niebie. Jasność pozwala na badanie ich na odległościach kosmologicznych, dzięki czemu astronomowie mogą odtworzyć procesy zachodzące we wczesnym wszechświecie.

Na taką intensyfikację promieniowania największy wpływ mają dwa procesy: intensywne procesy gwiazdotwórcze oraz zasilanie supermasywnych czarnych dziur znajdujących się w centrum galaktyki (AGN – aktywne jądra galaktyczne). Choć co do zasady te dwa procesy różnią się od siebie i powinno dać się je łatwo odróżnić (AG emituje dużo gorętsze promieniowanie ultrafioletowe i rentgenowskie), w praktyce charakterystyczne cechy tych dwóch procesów często są bardzo słabe i/lub przesłonięte przez pył wypełniający galaktyki. Dlatego też astronomowie często wykorzystują kształt profilu całkowitej emisji galaktyki (jej widmowy rozkład energii – SED) od ultrafioletu po daleką podczerwień do oceny procesów w niej zachodzących. Pył, który pochłania większość promieniowania także reemituje je na dłuższych falach w podczerwieni. Wykorzystywane przez naukowców programy komputerowe na tej podstawie modelują i odkrywają przed nami liczne ich skutki fizyczne.

Jeżeli rozbłyski procesów gwiazdotwórczych są odpowiedzialne za rozświetlanie jasnych galaktyk we wczesnym wszechświecie, to większość dzisiejszych gwiazd też mogła powstać w takim środowisku, jeżeli natomiast przeważa zasilanie poprzez AGN, powinniśmy obserwować więcej dżetów i mniej nowych gwiazd. Astronomowie z CfA przeanalizowali dwadzieścia cztery stosunkowo bliskie, jasne, łączące się galaktyki, aby sprawdzić jak często i w jakim stopniu aktywność AGN jest odpowiedzialna za ich jasność. Badacze uzyskali najdokładniejsze wyniki SED w trzydziestu trzech pasmach widma, wykonane za pomocą siedmiu różnych misji NASA. Następnie wykorzystano nowy kod obliczeniowy do dopasowania kształtu SED i wywnioskowania najbardziej prawdopodobnej wartości wkładu AGN oraz do zmierzenia tempa procesów gwiazdotwórczych, właściwości pyłu oraz licznych innych parametrów fizycznych. Badacze przetestowali wiarygodność kodu wykorzystując go na symulacjach procesów łączenia galaktyk i osiągając doskonałą zgodność.

Astronomowie odkryli, że wkład AGN w ich próbce galaktyk sięga nawet 90 procent całkowitej jasności,  pozostałych przypadkach wypada on poniżej dwudziestu procent i jest prawdopodobnie pomijalny. Zespół badaczy stara się odnieść skalę wkładu AGN do etapu procesu łączenia układu galaktyk, jednak ich skromna próbka galaktyk ograniczyła możliwość uogólnienia wniosków. Teraz badacze powiększają swoje analizy o kilkaset kolejnych układów łączących się galaktyk, w celu wzmocnienia wyciągniętych wniosków.

Źródło: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics