Obserwacje przy pomocy należącego do ESO teleskopu VLT ukazały gwiazdy formujące się wewnątrz potężnych wypływów materii wyrzucanych z supermasywnych czarnych dziur w centrach galaktyk. Są to pierwsze potwierdzone obserwacje gwiazd powstających w tego typu ekstremalnym otoczeniu. Odkrycie ma liczne konsekwencje dla zrozumienia własności i ewolucji galaktyk. Wyniki opublikowano w czasopiśmie „Nature”.

Wizja artystyczna tworzenia się gwiazd wokół supermasywnej czarnej dziury https://cdn.eso.org/images/screen/eso1710a.jpg

Kierowana przez Brytyjczyków grupa badawcza astronomów użyła instrumentów MUSE i X-shooter na Bardzo Dużym Teleskopie (VLT) w Obserwatorium Paranal w Chile do zbadania trwającego zderzenia pomiędzy dwoma galaktykami, zwanymi pod wspólną nazwą IRAS F23128-5919, położonymi około 600 milionów lat świetlnych od Ziemi. Naukowcy obserwowali gigantyczne wiatry – wypływy materii – które ….. z pobliża supermasywnej czarnej dziury w sercu pary południowych galaktyk. Uzyskali pierwszy wyraźny dowód na to, że obszarze tym powstają gwiazdy [1].

Tego typu galaktyczne wypływy materii są napędzane olbrzymimi emisjami energii od aktywnych i turbulentnych centrów galaktyk. Supermasywne czarne dziury skrywają się w jądrach większości galaktyk, a gdy zagarniają materię, rozgrzewają także otaczający je gaz i wyrzucają go z galaktyki macierzystej w formie potężnych, gęstych wiatrów [2].

Astronomowie sądzili od pewnego czasu, że warunki panujące w tych wypływach mogą być odpowiednie dla procesów gwiazdotwórczych, ale do tej pory nikt nie zaobserwował co faktycznie się tam dzieje, z powodu iż jest to bardzo trudne do obserwacji” komentuje kierownik zespołu Roberto Maiolino z University of Cambridge. Nasze wyniki są ciekawe, ponieważ bezsprzecznie pokazują, że wewnątrz tych przepływów powstają gwiazdy.”

Grupa przeprowadziła badania w celu zbadania gwiazd w przepływach bezpośrednio, a także gazu otaczającego je. Dzięki dwóm z wiodących na świecie instrumentów spektroskopowych na VLT, czyli MUSE oraz X-shooter, udało się przeprowadzić bardzo szczegółowe badania własności emitowanego światła, aby ustalić jego źródło.

Promieniowanie od młodych gwiazd jest znane z tego, że powoduje świecenie pobliskiego gazu w specyficzny sposób. Ekstremalna czułość X-shooter pozwoliła zespołowi wykluczyć inne możliwe przyczynę tego świecenia, w tym fale uderzeniowe w gazie, czy aktywne jądro galaktyki.

Grupa dokonała następnie bezpośredniej detekcji niemowlęcej populacji gwiazdowej wewnątrz przepływu [3]. Uważa się, że te gwiazdy mają mniej niż kilkadziesiąt milionów lat, a wstępne analizy sugerują, że są gorętsze i jaśniejsze niż gwiazdy uformowane w mniej ekstremalnym otoczeniu, np. w dysku galaktycznym.

Jako dodatkowy dowód astronomowie określili ruch i prędkość tych gwiazd. Światło od większości gwiazd w tym rejonie wskazuje, że poruszają się z olbrzymimi prędkościami w stronę od centrum galaktyk – co ma sens dla obiektów uchwyconych w strumieniu szybko poruszającej się materii.

Współautor Helen Russell (Institute of Astronomy, Cambridge, Wielka Brytania) dodaje: Gwiazdy, które formują się w wietrze blisko centrum galaktyki mogą spowalniać, a nawet zacząć poruszać się z powrotem, ale gwiazdy, które powstają w dalszej odległości w przepływie doświadczają mniejszego spowolnienia i mogą nawet uciec z galaktyki.”

Odkrycie dostarcza nowych, ciekawych informacji, dzięki którym możemy lepiej zrozumieć część astrofizyki, w tym to, w jaki sposób pewne galaktyki uzyskały swoje kształty [4]; w jaki sposób przestrzeń międzygalaktyczna [5] wzbogaciła się w cięższe pierwiastki; a nawet skąd może pochodzić niewytłumaczone kosmiczne tło w podczerwieni [6].

Maiolino jest podekscytowany przyszłymi możliwościami: „Jeżeli powstawania gwiazd rzeczywiście zachodzi w większości przepływów galaktycznych, tak jak przewidują to nie które teorie, będziemy wtedy mieć zupełnie nowy scenariusz dla naszego zrozumienia ewolucji galaktyk.”

Uwagi

[1] Gwiazdy formują się w przepływach w bardzo gwałtownym tempie; astronomowie mówią, że w ciągu roku powstają gwiazdy o łącznej masie około 30 mas Słońca. Odpowiada to za ponad ćwierć całkowitej ilości procesów gwiazdotwórczych w całym systemie łączących się galaktyk.

[2] Wyrzucanie gazu poprzez galaktyczne wypływy prowadzi do powstawania ubogiego w gaz środowiska w galaktyce, co może być przyczyną tego, że niektóre galaktyki przestają tworzyć nowe gwiazdy wraz z upływem swojego wieku. Chociaż te wypływy najprawdopodobniej są napędzane przez centralne masywne czarne dziury, możliwe jest także, iż wiatry są zasilane przez supernowe w gwiazdotwórczych jądrach, w których zachodzą żywiołowe procesy powstawania gwiazd.

[3] Zostało to osiągnięte poprzez detekcję charakterystycznych sygnatur młodych gwiezdnych populacji i rozkładu prędkości zgodnego ze spodziewanym dla gwiazd uformowanych w szybko poruszających się wypływach.

[4] Galaktyki spiralne mają oczywistą strukturę dyskową, z rozciągniętym zgrubieniem galaktycznym gwiazd w centrum, otoczonym przez rozmyty obłok gwiazd, zwany halo. Galaktyki eliptyczne są złożone głównie z komponentów sferoidalnych. Wypływy gwiazd, które są wyrzucane z głównego dysku, mogą powodować rozrost tych galaktycznych struktur.

[5] Kwestia w jaki sposób przestrzeń pomiędzy galaktykami — ośrodek międzygalaktyczny — wzbogaca się w cięższe pierwiastki, ciągle pozostaje sprawą otwartą, ale wypływy gwiazd mogą dostarczyć odpowiedzi. Jeżeli są wyrzucane z galaktyki, gdy wybuchają supernowe, ciężkie pierwiastki, które zawierają, mogą być uwalniane do ośrodka międzygalaktycznego.

[6] Kosmiczne promieniowanie tła w podczerwieni, podobne do bardziej znanego mikrofalowego promieniowania tła, jest słabym świeceniem w podczerwonej części widma, które wydaje się dochodzić ze wszystkich kierunków w kosmosie. Jego pochodzenie w pasmach bliskiej podczerwieni nie zostało jednak nigdy w satysfakcjonujący sposób wyjaśnione. Populacja gwiazd z wypływów trafia do przestrzeni międzygalaktycznej może mieć swój wkład w to promieniowanie.

Source :

ESO

Autor

Redakcja AstroNETu
Redakcja AstroNETu