Dlaczego niektóre procesy łączenia galaktyk prowadzą do ich zagłady?

To zdjęcie przedstawia łączenie się dwóch galaktyk NGC 7752 (większa) oraz NGC 7753 (mniejsza), łącznie znanych jako Arp86. Źródło: NASA/JPL-Caltech

Trzy zdjęcia z Kosmicznego Teleskopu Spitzer przedstawiają pary galaktyk na krawędzi kosmicznych konsolidacji. Choć obecnie galaktyki wydają się oddzielne, grawitacja przyciąga je do siebie i wkrótce połączą się w jedną. Niektóre łączące się ze sobą galaktyki doświadczą miliardów lat dalszego wzrostu. Inne z kolei łącząc się ze sobą zainicjują procesy, które z czasem zatrzymają procesy gwiazdotwórcze, przez co galaktyki zaczną przedwcześnie obumierać.

W bliskiej części wszechświata tylko kilka procent galaktyk aktualnie się ze sobą łączy, ale procesy łączenia galaktyk były dużo bardziej powszechne między 6 a 10 miliardów lat temu i to właśnie one w znacznym stopniu ukształtowały nasz obecny krajobraz galaktyczny. Od ponad 10 lat naukowcy pracujący nad przeglądem GOALS (Great Observatories All-Sky LIRG Survey) wykorzystują pobliskie galaktyki do badania szczegółów procesów łączenia galaktyk i do badania wcześniejszych okresów historii wszechświata. W ramach przeglądu naukowcy skupili się na 200 pobliskich obiektach, w tym wielu galaktykach znajdujących się na różnych stadiach procesu łączenia. Powyższe zdjęcia przedstawiają trzy takie obiekty uchwycone za pomocą Spitzera.

Na tych zdjęciach, różne barwy odpowiadają różnym długościom promieniowania podczerwonego niewidocznego dla ludzkiego oka. Kolor niebieski odpowiada 3,6 mikrona, a zielony 4,5 mikrona – to promieniowanie intensywnie emitowane przez gwiazdy. Kolor czerwony odpowiada fali o długości 8,0 mikronów – to zakres emitowany głównie przez pył.

Jeden z głównych czynników podejrzewanych o nagłe zatrzymywanie procesów gwiazdotwórczych wewnątrz łączących się galaktyk jest przejedzona czarna dziura. W centrum większości galaktyk znajduje się supermasywna czarna dziura – potężna bestia o masie milionów, a nawet miliardów mas Słońca. Gdy galaktyki się ze sobą łączą, gaz i pył wpychane są do środka galaktyki, gdzie wspomagają tworzenie nowych gwiazd i karmią centralną czarną dziurę.

Powyższe zdjęcie przedstawia proces łączenia dwóch galaktyk NGC 6786 (po prawej) oraz UGC 11415 (po lewej), łącznie znanych jako VII Zw 96. Mozaika składa się ze zdjęć z trzech kanałów kamery IRAC Spitzera. Źródło: NASA/JPL-Caltech

Jednak ten gwałtowny wzrost aktywności może spowodować powstanie niestabilnego środowiska. Fale uderzeniowe oraz silne wiatry emitowane przez rosnącą czarną dziurę przechodzą prze całą galaktykę, wywiewając z niej duże ilości gazu i wstrzymując procesy gwiazdotwórcze. Wystarczająco silne lub powtarzalne wypływy mogą hamować zdolność galaktyki do tworzenia nowych gwiazd.

Związki między procesami łączenia galaktyk, wzrostami aktywności gwiazdotwórczej oraz aktywnością czarnej dziury są złożone, i naukowcy wciąż starają się je dobrze zrozumieć. Jedna z nowych powstałych w takim procesie galaktyk jest przedmiotem szczegółowych badań prowadzonych za pomocą Obserwatorium W. M. Kecka na Hawajach, w których naukowcy z projektu GOALS poszukiwali galaktycznych fal uderzeniowych napędzanych przez centralne, aktywne jądro galaktyczne, niezwykle jasny obiekt napędzany przez supermasywną czarną dziurę. Brak oznak obecności fal uderzeniowych wskazuje, że rola aktywnych jąder galaktycznych w kształtowaniu wzrostu galaktyk w procesie łączenia galaktyk może nie być oczywista.

Powyższe zdjęcie przedstawia dwie łączące się galaktyki znane jako Arp 302 lub VV 340. Źródło: NASA/JPL-Caltech

Łączące się ze sobą galaktyki w bliskim wszechświecie są szczególnie jasne w obiektywach teleskopów obserwujących w zakresie podczerwonym, takich jak Spitzer. Badania w ramach przeglądu GOALS obejmowały także obserwacje galaktyk prowadzone za pomocą teleskopów kosmicznych Hubble, Chandra, Herschel oraz naziemnych Keck, VLA oraz ALMA.

Źródło: JPL

Author: Radek Kosarzycki

Niedoszły astronom. Prawie filolog. Aspołeczny popularyzator nauki. Kulturalny cham.