Obserwowanie procesów gwiazdotwórczych w kosmiczne południe

Tworzenie się gwiazd w galaktykach wydaje się być mocno regulowane przez przepływ gazu do i z galaktyk. Naukowcom nadal nie udało się ustalić szczegółów tych przepływów, ale można się o nich wiele dowiedzieć badając galaktyki podczas „kosmicznego południa”, kiedy tempo powstawania gwiazd w całym Wszechświecie było najwyższe.

Tajniki kosmicznego południa
„Kosmiczne południe” odpowiada przesunięciu ku czerwieni z = 2-3, kiedy Wszechświat miał mniej więcej od 2 do 3 miliardów lat (przypadkowo). W tym stosunkowo krótkim okresie, galaktyki utworzyły około połowy swojej masy gwiazdowej. To sprawia, że kosmiczne południe jest idealnym czasem do badania mechanizmów powstawania gwiazd.

Gwiazdy powstają z gazu, a gaz nieustannie wpływa i wypływa z galaktyk. W szczególności, gaz przepływa pomiędzy ośrodkami międzygalaktycznym i międzygwiazdowym, przechodząc przez ośrodek okołogalaktyczny (ang. circumgalactic medium – CGM). Tak więc, CGM jest rejestratorem tego, jaki rodzaj gazu wpłynął i wypłynął z danej galaktyki.

Ponieważ galaktyki przekształcają lżejsze pierwiastki w cięższe, można by się spodziewać, że gaz wpływający do galaktyki jest zdominowany przez pierwiastki lekkie, podczas gdy gaz wypływający zawiera więcej pierwiastków ciężkich. Jednakże, naukowcy nie zaobserwowali tego efektu przy niskich przesunięciach ku czerwieni, prawdopodobnie z powodów kilku czynników zakłócających, takich jak mieszanie się gazu i pyłu. Ale czy może on być bardziej widoczny przy wyższych przesunięciach ku czerwieni, jak w kosmiczne południe?

Najnowsze badania przeprowadzone przez Nikole Nielsen (Swinburne University of Technology/ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics in 3 Dimensions, Australia) przedstawiają pierwsze wyniki programu „CGM at Cosmic Noon with Keck Cosmic Web Imager”, którego celem jest badanie przepływów gazu z galaktyk podczas kosmicznego południa. Używając danych uzyskanych z Keck Cosmic Web Imager (KCWI), Kosmicznego Teleskopu Hubble’a oraz Bardzo Dużego Teleskopu (VLT), Nielsen i jej współpracownicy bardzo szczegółowo zbadali własności jednej z galaktyk z przesunięciem ku czerwieni z ~ 2.

Pochłanianie jak największej liczby informacji
Program CGM at Cosmic Noon with KCWI ma na celu uzyskanie „par galaktyk-absorberów” odpowiednich do badania przepływów gazu. „Absorbery” to ciała materii, które są podświetlane przez kwazary, niezwykle jasne, aktywne galaktyki. Gdy światło z kwazara przechodzi przez absorber, jest zmieniane przez absorber w sposób unikalny dla zawartości absorbera. Nielsen i współpracownicy byli szczególnie zainteresowani absorberami, które wykazywały sygnatury magnezu i węgla, ponieważ pierwiastki te są łatwo wykrywalne podczas kosmicznego południa i mogą być wykorzystane do śledzenia wzbogaconego w metale, zjonizowanego gazu. Odpowiednie absorbery w tym badaniu zostały zaobserwowane przez VLT.

Naukowcy nie przyjmują za pewnik, że absorber jest związany z galaktyką, dlatego z pomocą przychodzą dane z KCWI i Hubble’a. Dane z KCWI mogą być użyte do znalezienia charakterystycznej emisji wodoru z galaktyki, podczas gdy obrazy z Hubble’a pozwalają na określenie kształtu galaktyki. Galaktyka, na której skupiono się w tym badaniu, wydaje się być zwrócona do nas krawędzią, a kwazar świeci wzdłuż jej węższej osi.

Prawdopodobnie wypływy
Na podstawie cech naszej własnej galaktyki oraz prawdopodobnej orientacji galaktyki ogniskującej, Nielsen i jej współpracownicy założyli, że przepływy gazu związane z magnezem są wypływami. Jeżeli tak jest, autorzy szacują, że gaz wypływa z galaktyki w tempie około 50 mas Słońca na rok. CGM galaktyki ogniskującej wydaje się być bardziej wzbogacony w ciężkie pierwiastki niż przeciętnie, ale nie na tyle, by został całkowicie zdominowany przez wypływy.

Nielsen i jej współpracownicy zauważyli, że istnieje wiele realnych interpretacji tych danych, więc nie można wyciągać absolutnych wniosków na podstawie tej jednej galaktyki. Bardziej szczegółowe modele uwzględniające wpływ różnych pierwiastków i orientacji galaktyk będą przydatne w przyszłości. Jednak to badanie jest doskonałą demonstracją tego, co można zrobić łącząc dane z różnych instrumentów.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
AAS

Vega

Na ilustracji: Galaktyka spiralna NGC 1559 jest przykładem lokalnej galaktyki gwiazdotwórczej. Źródło: NASA/ESA/Hubble

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *