Przez wieki biolodzy i paleontolodzy klasyfikowali zwierzęta tylko na podstawie ich wyglądu i anatomicznych różnic. Astronomowie postępują podobnie przy klasyfikacji, na podstawie fotografii, galaktyk, dzieląc je na eliptyczne, soczewkowe, spiralne i nieregularne.

Osiem dekad temu wielki astronom Edwin Hubble rozwinął standardową metodę wizualnej klasyfikacji galaktyk. W jego wzorcu galaktyki zostały podzielone według swojego wyglądu na fotografiach zrobionych w świetle niebieskim. Metoda ta okazała się bardzo pomocna, ale jest dosyć subiektywna bo zależy od oceny badającego, szczególnie gdy część galaktyki jest przesłonięta przez pył.

Najnowsze badania medyczne zrewolucjonizowały klasyfikację gatunków bazując na podobieństwach w ich DNA. Najnowsza astronomia przeżyła podobną rewolucję. Na 204 spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego (AAS) w Denver astronom Michael Pahre i jego koledzy zaprezentowali nowe pomysły, w jaki sposób można by klasyfikować galaktyki, bazując na obserwacjach w podczerwieni wykonanych przez teleskop NASA Spitzer.

Spitzer, patrząc w podczerwieni może dostrzec struktury, które są ukryte za pyłem” – powiedział dr Pahre, głównodowodzący badaniami.

Różnica przy obserwacjach w podczerwieni może nie tylko dotyczyć wyglądu galaktyki, ale także jej komponentów np. pozwolić określić jaki ułamek galaktyki to gwiazdy a jaka jej część to obłoki gazowe i pył wędrujący pomiędzy gwiazdami? Ten gaz i pył, nazwany międzygwiezdnym ośrodkiem (ang. interstellar medium – ISM), jest materiałem, z którego tworzą się nowe gwiazdy. Jest więc to bardzo istotne, ponieważ te różnice (w ilości pyłu i gazu) prowadzą do innego wyglądu zewnętrznego galaktyk.

Galaktyki eliptyczne i soczewkowe posiadają wiele gwiazd, ale niewiele pyłu i gazu, co wiąże się ze znikomą formacją nowych gwiazd. Z drugiej strony galaktyki spiralne posiadają zarówno gwiazdy, jak i międzygwiezdny gaz i pył, co powoduje nieustanną kreację gwiazd. Światło gwiazd jest na zdjęciach niebieskie, zaś pył – czerwony.

Niezwykłe możliwości podczerwonego aparatu fotograficznego Spitzera (IRAC – Spitzer's Infrared Array Camera) dają możliwość łatwego rozróżnienia gwiazd od gorącego pyłu, co w rezultacie daje nam spojrzenie na komponenty galaktyki, a stąd już bardzo blisko do określenia jej natury.

Nowe zdjęcia ze Spitzera pokazują dwie rzeczy. Po pierwsze Spitzer może użyć światła podczerwonego, aby przebić się przez pył, który otacza galaktykę, a w ten sposób ujawnić jej wnętrze. Po drugie sam gaz emituje promieniowanie tak intensywnie, że może być wyznacznikiem ISM-ów.

W czasie badania fotografii wykonanych w kolorze niebieskim i tych zrobionych w podczerwieni, pojawia się pytanie, czy rzeczywiście łatwiej klasyfikować galaktyki na podstawie tych drugich zdjęć” – powiedział dr Pahre. – “Ale na przykład promieniowanie emitowane z gorącego pyłu zapewnia na zdjęciach w podczerwieni większy kontrast ramionom galaktyk spiralnych“.

Zdjęcie przedstawia galaktykę NGC 5746, która jest usytowana do nas prawie idealnie “bokiem”. Galaktykę otacza pył, który uniemożliwa sklasyfikowanie jej na podstawie zdjęc dokonanych w świetle widzialnym. To nowe zdjęcie zrobione przez Spitzer Space Telescope pokazują nam prawdziwą naturę galaktyki – dramatyczny pierścień gorącego pyłu otaczający jasne jądro.

Jedna z galaktyk, NGC 5746, całkiem nieźle ukazuje te dwie właściwości pyłu. Galaktyka, która jest usytuowana do nas prawie idealnie “bokiem”, na niebieskich zdjęciach jest otoczona pyłem, podczas gdy na fotografiach w podczerwieni możemy dostrzec światło gwiazd oraz pierścień gorącego pyłu świecący na innej długości fal podczerwonych.

Fotografie w podczerwieni zaskakują nas nie raz. Niektóre z galaktyk na przykład, zaklasyfikowane jako eliptyczne/soczewkowate, okazały się posiadać gorący, ale bardzo słabo świecący, pył z ramion spiralnych!

Zauważenie spiralnych ramion w galaktykach soczewkowatych było dla nas całkowitym zaskoczeniem. Galaktyki te mogą być brakującym łącznikiem pomiędzy galaktykami spiralnymi i soczewkowatymi. Badanie ich może dostarczyć nam wielu informacji na temat ich przeszłości i formacji w nich gwiazd” – powiedział dr Pahre.

Pahre i jego współpracownicy zrobili także krok poza propozycje klasyfikacji galaktyk na podstawie zdjęć w podczerwieni. Zaproponowali oni trzy metody jakościowe, bazujące na zdjęciach w podczerwieni, które są alternatywnymi drogami klasyfikacji galaktyk. Najbardziej fundamentalna z nich to badanie proporcji pomiędzy ilością światła emitowanego przez gwiazdy i światła emitowanego przez gorący pył. Wszystkie zasugerowane metody korelują z optyczną klasyfikacją Hubble'a. Następne obserwacje pozwolą przetestować te nowe metody i okaże się czy dają one lepszą dokładność i wgląd w strukturę i ewolucję galaktyki.

Naszym głównym celem jest zastąpienie klasyfikacji Hubble'a nową klasyfikacją Spitzera. Te dane sprowadzają nas na dobrą drogę w kierunku realizacji tego zadania” – powiedział Pahre.

Badania te zostaną opublikowane w specjalnym wydaniu “The Astrophysical Journal Supplement” w artykule, którego współautorami są: Michael Pahre, Matthew Ashby, Giovanni Fazio oraz Steven Willner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics).

Autor

Zbigniew Artemiuk