Jak zmieniają się kosmiczne meduzy i inne galaktyki?
Pięcioletnie badania galaktyk położonych w różnych częściach Wszechświata pozwoliły badaczom rzucić nowe światło na to, w jaki sposób ich otoczenie wpływa na procesy gazowe, które umożliwiają powstawanie nowych gwiazd i wzrost masy. „Gaz jest podstawowym składnikiem galaktyk - to na nim opiera się wszystko. Ilość gazu w galaktyce decyduje o liczbie powstających gwiazd, a także zmianach dotyczących charakterystyki i masy galaktyki”, wyjaśnia koordynatorka projektu Bianca Maria Poggianti, dyrektorka włoskiego Obserwatorium Astronomicznego przy Narodowym Instytucie Astrofizyki (INAF) w Padwie. Projekt GASP, finansowany ze środków Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych, wykorzystywał ogromne ilości danych z najbardziej zaawansowanych instrumentów w celu badania zmian właściwości galaktyk. Wśród nich można wymienić między innymi urządzenie MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer), zainstalowane na Bardzo Dużym Teleskopie (VLT) w Europejskim Obserwatorium Południowym na terenie Chile. Zespół wykorzystał także najnowocześniejsze symulacje hydrodynamiczne w celu interpretacji wyników obserwacji. „Badaliśmy galaktyki znajdujące się w różnych miejscach Wszechświata, ponieważ procesy gazowe zależą od położenia galaktyki”, mówi Poggianti, informując o przeprowadzeniu analiz aż 114 galaktyk. „Osiągnięcie tej liczby było prawdziwym skokiem - dotychczas w tego rodzaju badaniach mieliśmy do czynienia z analizami zaledwie kilku galaktyk przy pomocy tej techniki”. Inne dane uzyskane z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a dotyczyły widma fal ultrafioletowych, natomiast zlokalizowana w Republice Południowej Afryki instalacja MeerKAT dostarczyła danych na temat neutralnego gazu wodorowego. Innym źródłem danych był teleskop Atacama Large Millimeter Array (ALMA) w Chile, który obserwuje promieniowanie elektromagnetyczne w widmie fal o długości poniżej milimetra w celu wykrywania gazu molekularnego. „Udało nam się zbadać wiele długości fal i wiele galaktyk, co poszerzyło nasze perspektywy”, zauważa Poggianti. Badaczka wyjaśnia, że gazy występujące w galaktykach mogą być neutralne, zjonizowane lub molekularne, a zatem mogą występować w różnych stanach, temperaturach lub gęstościach. „Aby zrozumieć cykl związany z gazami i gwiazdami, należy poznać przede wszystkim wszystkie przejścia gazowe”, zauważa badaczka.
Jak galaktyki gromadne tracą gaz?
W ruchliwych regionach Wszechświata, między innymi w gromadach galaktyk, występuje proces nazywany rozładowywaniem ciśnienia, spowodowany oddziaływaniem gorącego gazu wypełniającego przestrzeń między galaktykami i gazu w dyskach galaktycznych. Galaktyki te tracą swój gaz, który jest wypychany w kierunku długich ogonów, ponieważ gorący, gęsty gaz działa jak potężny podmuch wiatru. Najbardziej spektakularnym przykładem są galaktyki przypominające meduzy, charakteryzujące się długimi mackami rozciągającymi się na dziesiątki tysięcy lat świetlnych poza ich dyski. „Gdy gaz zostanie wyparty z galaktyki, może utworzyć nowe skupiska gwiazd w ogonie, tworząc piękną meduzę”, wyjaśnia Poggianti. „Galaktyki te są kluczem do zrozumienia procesu rozwoju galaktyk w gromadach, ponieważ to właśnie w nich zachodzą najbardziej dramatyczne zmiany”. „Zbadaliśmy gromady gwiazd znajdujące się w ogonach galaktyk z wyjątkową szczegółowością”, mówi Poggianti. „W każdej takiej gromadzie może znajdować się nawet 10 milionów gwiazd. Możemy mówić nawet o małej galaktyce formującej się w ogonie większej galaktyki”, dodaje.
Zaskakująca liczba aktywnych jąder
W centrum każdej galaktyki znajduje się czarna dziura, która w większości przypadków pozostaje uśpiona i nie wytwarza zbyt wiele energii. W niespodziewanie dużej liczbie galaktyk, w których występuje proces usuwania gazu, istnieje aktywne jądro galaktyczne (AGN). W tej sytuacji dochodzi do akrecji materii wokół czarnej dziury, co powoduje wytwarzanie dużych ilości energii, którą można zaobserwować na różnych długościach fal. „Mówimy o galaktykach, które znajdują się na etapie rozwoju, w którym centralna czarna dziura pozostaje aktywna. W tym czasie pochłania otaczający ją gaz”, dodaje Poggianti. Zespół odkrył, że gaz, który jest wypychany poza galaktykę, może powodować zmiany w jej strukturze. Niektóre galaktyki spiralne rozwierają i rozwijają swoje ramiona. Z czasem galaktyki spiralne mogą stać się galaktykami soczewkowatymi. Charakteryzują się dyskiem, jednak nie mają spiralnych ramion. „To wyjaśnia związek między procesami wpływającymi na gaz i kształt galaktyki”, dodaje badaczka.
Słowa kluczowe
GASP, galaktyka, galaktyki meduzy, MUSE, teleskop, Europejskie Obserwatorium Południowe, Kosmiczny Teleskop Hubble'a, Large Millimeter Array, instalacja MeerKAT, ciśnienie wypychania, czarna dziura, aktywne jądro galaktyczne, galaktyki spiralne, galaktyki soczewkowate