Zrozumienie związku między gazem a galaktykami
Według obecnego modelu kosmologicznego galaktyki powstają w tak zwanej kosmicznej sieci — zbiorze nadmiernych gęstości połączonych siecią włókien. „Galaktyki, zaplątane w te włókna, są częścią kosmicznego ekosystemu, w którym ich interakcje z otaczającym gazem napędzają ich ewolucję” — mówi Michele Fumagalli, astrofizyk z Uniwersytetu w Mediolanie-Bicocca. Aby zrozumieć ewolucję galaktyk, trzeba przyjrzeć się gęstszym obszarom gazu otaczającym galaktyki. W tym celu naukowcy wykorzystują proces zwany spektroskopią linii absorpcyjnej. „W przypadku spektroskopii linii absorpcyjnej, gaz, który chcemy zbadać, jest badany na tle jasnych i niepowiązanych źródeł tła” — wyjaśnia Fumagalli. Jednak nawet to skuteczne podejście ma swoje ograniczenia. Na przykład, ponieważ proces ten obejmuje sondowanie gazu wzdłuż bardzo wąskiej wiązki światła, uzyskane informacje o jego rozkładzie przestrzennym są zwykle ograniczone. „Co więcej, aby powiązać gaz badany za pomocą absorpcji z właściwościami galaktyk, potrzebne są bardzo głębokie i kompletne badania galaktyk otaczających wykryte obłoki gazu, co wymaga znacznego wysiłku nawet przy użyciu największych teleskopów” — dodaje Fumagalli. Przy wsparciu finansowanego ze środków UE projektu FEEDGALAXIES, Fumagalli prowadzi działania mające na celu wyeliminowanie tych niedostatków obserwacyjnych.
Wykorzystanie możliwości spektrografów pola zintegrowanego
W centrum tych wysiłków znajduje się rozwój nowych technik analizy zdolnych do wykorzystania przełomowej natury spektrografów pola zintegrowanego, w tym spektrografu instrumentu MUSE (ang. multi-unit spectroscopic explorer) zainstalowanego na bardzo dużym teleskopie VLT Europejskiego Obserwatorium Południowego. Ten złożony instrument składa się z 24 spektrografów, które pracują w tandemie, tworząc sześcian danych, w którym każdy piksel obrazu ma powiązane widmo. „Projekt poświęcił wiele czasu i wysiłku na opracowanie najnowocześniejszych technik przekształcania obserwacji MUSE w bardzo wysokiej jakości dane, które zrewolucjonizowały nasze spojrzenie na związek między gazem a galaktykami” — zauważa Fumagalli.
Pełniejszy obraz formowania się i ewoluowania galaktyk
Mając do dyspozycji tę przełomową technikę, naukowcy zwrócili swoją uwagę na kosmiczną sieć i zaczęli badać — i odkrywać. Wśród tych odkryć jest uzyskanie bezpośrednich obrazów kształtu i zawartości chemicznej włókien gazowych i otoczek gazowych w pobliżu galaktyk. Zespół projektu uzyskał również nowe dowody na to, jak ta faza gazowa — niezbędny składnik do formowania i ewolucji galaktyk — ewoluuje w czasie i zmienia się wraz z liczbą bliskich sąsiadów w pobliżu galaktyk. Innym kluczowym rezultatem było szersze zrozumienie połączenia gaz-galaktyka o nowy obszar przestrzeni parametrów, co pozwoliło dostrzec mniejsze galaktyki, które dotąd pozostawały nieuchwytne, a które stanowią większość galaktyk obecnych we Wszechświecie. „Nasze badania zwiększyły wiedzę na temat tego, jak galaktyki łączą się i ewoluują w obiekty, które widzimy obecnie we Wszechświecie, tworząc pełniejszy obraz wydarzeń, które doprowadziły do powstania ogólnych populacji galaktyk, w tym naszej własnej Drogi Mlecznej” — zauważa Fumagalli.
Korzyści z obrazowania rozproszonego gazu otaczającego galaktyki
Dzięki połączeniu danych emisyjnych i absorpcyjnych projekt FEEDGALAXIES, który otrzymał wsparcie od Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERBN), zmienił nasze rozumienie dystrybucji gazu wokół odległych galaktyk. „Wcześniej nasza wiedza na temat środowiska gazowego odległych galaktyk była ograniczona do bardziej pośredniej techniki, spektroskopii absorpcyjnej” — podsumowuje Fumagalli. „Dzięki nowej zdolności do obrazowania rozproszonego gazu otaczającego galaktyki, uzyskaliśmy niedostępne dotąd informacje na temat tego, jak galaktyki ewoluują w czasie”.
Słowa kluczowe
FEEDGALAXIES, galaktyki, Wszechświat, kosmiczna sieć, ewolucja galaktyk, spektroskopia linii absorpcyjnej, obłoki gazowe, teleskopy, spektrografy pola zintegrowanego
