Rozkwit i schyłek procesów gwiazdotwórczych oraz mnóstwo pyłu po dawnych gwiazdach

Rozkład pyłu i tlenu dostrzeżonych przez ALMA przedstawiono odpowiednio kolorem czerwonym i zielonym, podczas gdy rozkład gwiazd zarejestrowany przez HST to kolor niebieski. Źródło: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) NASA/ESA Hubble Space Telescope, Tamura et al.

Badacze zarejestrowali sygnał radiowy pochodzący od dużych ilości pyłu międzygwiezdnego w MACS0416_Y1, galaktyce oddalonej od nas o 13,2 miliarda lat świetlnych w gwiazdozbiorze Erydanu. Modele standardowe nie potrafią wytłumaczyć tak dużych ilości pyłu w galaktyce tak młodej, co zmusza nas do ponownego przeanalizowania historii procesów gwiazdotwórczych. Badacze uważają, że MACS0416_Y1 doświadczyła dwóch intensywnych okresów gwiazdotwórczych 300 milionów i 600 milionów lat po Wielkim Wybuchu, przedzielonych fazą spokojną.

Gwiazdy są głównymi graczami we wszechświecie, ale są one wspierane przez pozostające w cieniu pył i gaz. Kosmiczne obłoki pyłowo-gazowe są miejscami, w których zachodzą procesy gwiazdotwórcze i wiele mogą nam powiedzieć o historii kosmosu.

“Pył i stosunkowo ciężkie pierwiastki, takie jak tlen, rozsiewane są po wszechświecie pod koniec życia gwiazd” mówi Yoichi Tamura, profesor z Nagoya University i główny autor artykułu. “Dlatego też wykrycie pyłu w pewnym momencie czasu wskazuje, że wiele gwiazd zdążyło się już uformować i umrzeć przed tym punktem”.

Wykorzystując obserwatorium ALMA (Atacama Large Milimeter/submilimeter Array), Tamura ze swoim zespołem obserwował odległą galaktykę MACS0416_Y1. Z uwagi na ograniczoną prędkość światła, fale radiowe, które obserwujemy dzisiaj, a pochodzące z tej galaktyki, potrzebowały 13,2 miliardów lat, aby do nas dotrzeć. Innymi słowy, dostarczają nam obrazu tego jak ta galaktyka wyglądała 13,2 miliarda lat temu, czyli zaledwie 600 milionów lat po Wielkim Wybuchu.

Astronomowie wykryli słaby, ale wyraźny sygnał emisji radiowej pochodzący od cząstek pyłu w MACS0416_Y1. Kosmiczny Teleskop Hubble’a, Kosmiczny Teleskop Spitzer oraz Very Large Telescope obserwowały światło gwiazd w tej galaktyce, a na podstawie jej barwy oszacowali, że wiek gwiazd to zaledwie 4 miliony lat.

W oparciu o obserwacje wykonane za pomocą ALMA i HST, badacze zakładają, że w galaktyce znajdują się gromady gwiazd składające się z młodych i starych gwiazd. Obłoki gazu i pyłu natomiast podświetlane są przez blask tych gwiazd. Źródło: NAOJ

“To nie takie łatwe”, mówi Tamura. “Tego pyłu jest za dużo, aby mógł powstać w ciągu 4 milionów lat. To zaskakujące, ale takie ą fakty. Starsze gwiazdy mogą się wciąż skrywać w tej galaktyce, albo już wymarły i całkowicie zniknęły”.

“Zaproponowano już kilka teorii, które umożliwiłyby pokonanie tego ‘kryzysu budżetu pyłowego'”, mówi Ken Matawari, badacz z Uniwersytetu Tokijskiego. “Jednak żaden z nich nie prowadzi do wniosków Stworzyliśmy nowy model, który nie wymaga żadnych ekstremalnych założyć odbiegających od naszej obecnej wiedzy o życiu gwiazd w dzisiejszym wszechświecie. model dobrze tłumaczy zarówno barwę galaktyki jak i ilość pyłu”. W modelu tym pierwszy okres gwiazdotwórczy rozpoczął się 300 milionów lat po Wielkim Wybuchu i trwał przez 100 milionów lat. Po tym czasie procesy gwiazdotwórcze ustały, aby powrócić 600 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Badacze uważają, że ALMA obserwuje tę galaktykę na początku tego drugiego okresu gwiazdotwórczego.

“Pył jest kluczowym materiałem przy powstawaniu planet takich jak Ziemia” tłumaczy Tamura. “Nasze wyniki stanowią ważny krok na drodze do zrozumienia wczesnej historii wszechświata i pochodzenia pyłu”.

Wyniki badań opublikowano w periodyku Astrophysical Journal.

Źródło: NINS

Author: Radek Kosarzycki

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