Wiatry galaktyczne tłumią procesy gwiazdotwórcze w odległej galaktyce

ALMA wspomagana przez soczewkę grawitacyjną, dostrzegła wypływ lub “wiatr” z galaktyki, którą obserwujemy taką jaką była gdy wszechświat miał zaledwie miliard lat. Obraz z ALMA (zaznaczony okręgiem) wskazuje położenie cząsteczek hydroksylu (OH). Owe cząsteczki wskazują położenie gazu gwiazdotwórczego uciekającego z galaktyki. Pole gwiazd w le (Blanco Telescope Dark Energy Survey) wskazuje położenie galaktyki. Okrągły, dwubiegunowy kształt odległej galaktyki spowodowany jest zniekształceniem obrazu przez znajdującą się po drodze soczewkę grawitacyjną. Źródło: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J. Spilker/UT-Austin; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello; AURA/NSF

Po raz pierwszy w historii naukowcom udało się dostrzec silny “wiatr” cząsteczkowy w galaktyce oddalonej od nas o 12 miliardów lat świetlnych. Badając wszechświat takim jakim był gdy jego wiek stanowił mniej niż 10% obecnego Justin Spilker z University of Texas w Austin rzucił nowe światło na to jak pierwsze galaktyki regulowały procesy gwiazdotwórcze tak, aby nie ulec całkowitemu rozwianiu galaktyk. Wyniki badań opublikowano dzisiaj w periodyku Science.

“Galaktyki to skomplikowane, chaotyczne bestie, a według nas wypływy i wiatry stanowią istotny element ich powstawania i ewolucji regulując ich zdolność wzrostu” mówi Spilker.

Niektóre galaktyki takie jak Droga Mleczna czy Galaktyka Andromedy charakteryzują się stosunkowo powolnym tempem procesów gwiazdotwórczych – powstaje w nich średnio jedna gwiazda rocznie. W innych galaktykach zwanych także galaktykami gwiazdotwórczymi, mogą powstawać setki a nawet tysiące gwiazd rocznie. Tego szalonego tempa jednak nie da się utrzymywać w nieskończoność.

Aby uniknąć wypalenia w krótkotrwałym płomieniu chwały, niektóre galaktyki spowalniają swoje procesy gwiazdotwórcze wyrzucając – przynajmniej na jakiś czas – ogromne zapasy gazu w rozległe halo, z którego gaz ucieka całkowicie lub stopniowo powraca do galaktyki, napędzając kolejne okresy gwiazdotwórcze.

Jak dotąd, astronomowie nie byli w stanie bezpośrednio obserwować owych silnych wypływów na wczesnym etapie historii wszechświata, gdzie takie mechanizmy zapobiegały zbyt intensywnemu i zbyt szybkiemu wzrostowi galaktyk.

Obserwacje, jakie Spilker przeprowadził za pomocą teleskopu ALMA, wskazują – po raz pierwszy – na silny galaktyczny wiatr cząsteczkowy w galaktyce, którą obserwujemy taką jaką była gdy wszechświat miał zaledwie miliard lat. Uzyskane wyniki pozwalają nam dostrzec jak określone galaktyki we wczesnym wszechświecie były w stanie samodzielnie regulować tempo swojego wzrostu tak, aby mogły kontynuować procesy gwiazdotwórcze przez długie miliardy lat.

Astronomowie dostrzegli wiatry o tych samych rozmiarach, prędkości i masie w pobliskich galaktykach gwiazdotwórczych, jednak nowe obserwacje za pomocą ALMA przedstawiają najodleglejszy dotąd wypływ obserwowany we wczesnym wszechświecie.

Wizja artystyczna przedstawiająca wypływ gazu cząsteczkowego z aktywnej galaktyki gwiazdotwórczej. Źródło: NRAO/AUI/NSF, D. Berry

Galaktyka skatalogowana jako SPT2319-55 znajduje się ponad 12 miliardów lat świetlnych od Ziemi i została odkryta za pomocą SPT (South Pole Telescope).

Obserwatorium ALMA było w stanie obserwować ten obiekt znajdujący się tak daleko od nas dzięki soczewce grawitacyjnej jaką jest inna galaktyka znajdująca się niemal dokładnie w linii między Ziemią a SPT2319-55. Soczewkowanie grawitacyjne sprawia, że galaktyki tła znajdujące się za soczewką wydają się większe i jaśniejsze, przez co naukowcy mogą badać je dokładniej niż byliby w stanie gdyby soczewki nie było. Astronomowie muszą wykorzystywać specjalistyczne oprogramowanie do usunięcia efektów soczewkowania grawitacyjnego i odtworzenia rzeczywistego obrazu odległych obiektów.

Uzyskane obrazy przedstawiają silny wiatr gazu gwiazdotwórczego opuszczający galaktykę z prędkością niemal 800 kilometrów na sekundę. Zamiast stałego, łagodnego wiaterku, mamy tutaj do czynienia z niewiarygodnie szybkim i nieregularnym wiatrem.

Wypływ został zarejestrowany dzięki milimetrowej sygnaturze cząsteczki zwanej hydroksylem (OH), która ujawniła się jako linia absorpcyjna – tto cień OH w jasnym podczerwonym promieniowaniu galaktyki.

Badacze zauważają, że wiatry molekularne stanowią wydajny sposób regulowania tempa wzrostu galaktyki. Takie wiatry mają prawdopodobnie swoje źródło w połączonym oddziaływaniu eksplozji supernowych oraz gwałtownych procesów tworzenia masywnych gwiazd lub w intensywnym uwalnianiu energii przez opadanie gazu na supermasywną czarną dziurę w centrum galaktyki.

“Jak na razie obserwowaliśmy tylko jedną galaktykę w tak ogromnej odległości, ale chcielibyśmy się dowiedzieć czy takie wiatry występują także w innych galaktykach i czy są czymś powszechnym” podsumowuje Spilker. “Jeżeli okaże się, że występują one praktycznie w każdej galaktyce, będziemy wiedzieli, że wiatry cząsteczkowe stanowią podstawowy sposób samoregulacji wzrostu przez galaktyki”.

Źródło: UT Austin

Komentarze wyłączone.