Śledzenie gazu w odległych galaktykach

Gwiazdy tworzą się w galaktykach bliskich i dalekich, napędzane przez masywne obłoki gazu. Co tlenek węgla – dobrze znany, ale niebezpieczny gaz na Ziemi – może nam powiedzieć o formowaniu się gwiazd w odległych galaktykach?

Paliwo do formowania się gwiazd
Gwiazdy tworzą się w ogromnych molekularnych obłokach wodoru, które jest trudno zaobserwować bezpośrednio. Na szczęście, obłoki te zawierają mniejsze ilości innych gazów, które są łatwiejsze do wykrycia, jak na przykład tlenek węgla. Chociaż nie chcielibyśmy znaleźć go w swoim domu, jest to bardzo pomocna rzecz do znalezienia w innej galaktyce; linie widmowe tlenku węgla są czułe na gęstość otaczającego go obłoku gazu.

Fotony emitowane przez cząsteczki takie jak tlenek węgla stanowią tylko niewielką część światła, które obserwujemy z innych galaktyk. Większość pola promieniowania międzygwiazdowego pochodzi z połączonych fotonów gwiazd, gazu i pyłu (jak również promieniowania tła, które przeszło przez galaktykę). Pole promieniowania międzygwiazdowego zawiera olbrzymią ilość informacji o rezerwuarze gazu gwiazdotwórczego w galaktyce – jeżeli tylko znajdziemy sposób, aby je wydobyć.

Gromadzenie galaktyk
W niedawno opublikowanym artykule zespół kierowany przez Daizhonga Liu (Max Planck Institute for Astronomy, Niemcy) bada związek pomiędzy emisją tlenku węgla, polem promieniowania międzygwiazdowego i czynnikami determinującymi tempo formowania się gwiazd.

Zespół Liu zebrał próbkę 76 galaktyk, dla których zaobserwowano co najmniej dwie linie emisyjne tlenku węgla, jak również emisję ciągłości od długości fal optycznych do submilimetrowych. Ich próbka zawiera galaktyki różnego rodzaju, od stosunkowo bliskich (~25 mln lat świetlnych od nas) o średnim tempie tworzenia gwiazd, po galaktyki gwiazdotwórcze o wysokim przesunięciu ku czerwieni z nowymi gwiazdami.

Aby zrozumieć, w jaki sposób linie emisyjne są powiązane ze zdolnością galaktyki do tworzenia gwiazd, autorzy modelowali rozkład energii widmowej każdej galaktyki – ilość energii emitowanej na każdej długości fali – oraz siłę linii emisyjnych tlenku węgla. Modelowanie rozkładu energii spektralnej pozwoliło określić intensywność pola promieniowania międzygwiazdowego, natomiast modelowanie tlenku węgla pokazało, jak względna siła linii emisyjnych cząsteczki zależy od gęstości i temperatury otaczającego ją obłoku molekularnego.

Nowe elementy w naszym zestawie narzędzi
Co to oznacza dla naszego zrozumienia procesu powstawania gwiazd w innych galaktykach? Na podstawie modelowania Liu i jego współpracownicy stwierdzili, że średnie natężenie pola promieniowania międzygwiazdowego jest ściśle skorelowane z temperaturą rezerwuaru gazu gwiazdotwórczego, którą wyznaczyli na podstawie obserwacji tlenku węgla.

Podczas gdy korelacja pomiędzy natężeniem pola promieniowania a temperaturą była liniowa, korelacja z gęstością nie była. Sugeruje to, że gdy w typowych galaktykach gwiazdotwórczych tempo formowania się gwiazd może wzrastać płynnie wraz z gęstością i temperaturą, galaktyki doświadczające rozbłysków gwiazdotwórczych podczas łączenia się z inną galaktyką mogą wykazywać ogromny wzrost gęstości bez dużego wzrostu temperatury. Autorzy mają nadzieję, że badania nad tlenkiem węgla pozwolą nam zbadać warunki formowania się gwiazd w odległych galaktykach – imponujący wyczyn, jak na tak skromną molekułę!

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
AAS

Vega

Na ilustracji: Obłoki molekularne w Vela Molecular Cloud są miejscem powstawania gwiazd. Źródło: NASA/JPL-Caltech/UCLA

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *