Przejdź do głównej zawartości

Gwiezdne żłobki odległych galaktyk

Międzynarodowy zespół astronomów odkrył, że właściwości obłoków molekularnych i liczba wytwarzanych przez nie gwiazd różni się w zależności od tego, czy znajdują się one w odległych czy pobliskich galaktykach.


Gromady gwiazd powstają w wyniku skupienia obłoków molekularnych, mas zimnego, gęstego gazu, które znajdują się w każdej galaktyce. Właściwości fizyczne tych obłoków w naszej własnej galaktyce i pobliskich galaktykach znane są od dawna. Ale czy są one identyczne w odległych galaktykach, które leżą ponad 8 mld lat świetlnych stąd? Po raz pierwszy międzynarodowy zespół pod kierownictwem Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) był w stanie wykryć obłoki molekularne w przodku Drogi Mlecznej, dzięki niespotykanej zdolności rozdzielczej przestrzennej osiągniętej w tak odległej galaktyce. Obserwacje te pokazują, że odległe obłoki mają większą masę, gęstość i wewnętrzne turbulencje, niż obłoki znajdujące się w pobliskich galaktykach i że tworzą znacznie więcej gwiazd. Astronomowie przypisują te różnice warunkom otaczającego środowiska międzygwiazdowego w odległych galaktykach, które są zbyt ekstremalne, aby obłoki molekularne typowe dla pobliskich galaktyk mogły przetrwać.

Obłoki molekularne składają się z gęstego, zimnego wodoru wirujące z prędkością naddźwiękową, generującego wahania gęstości, które skupiają się i tworzą gwiazdy. W pobliskich galaktykach takich jak Droga Mleczna, obłok molekularny wytwarza między 103 i 106 gwiazd. Jednak w odległych galaktykach, znajdujących się ponad 8 mld lat świetlnych stąd astronomowie zaobserwowali olbrzymie gromady gwiazd zawierające do 100 razy więcej gwiazd. Skąd taka różnica?

Wyjątkowa obserwacja możliwa dzięki kosmicznej lupie
Aby odpowiedzieć na to pytanie, astronomowie byli w stanie wykorzystać naturalny teleskop – zjawiska soczewkowania grawitacyjnego – w połączeniu z ALMA, interferometrem złożonym z 50 anten radiowych, które rekonstruują cały obraz galaktyki natychmiast. „Soczewki grawitacyjne są naturalnym teleskopem, który tworzy efekt szkła powiększającego, gdy masywny obiekt znajduje się między obserwatorem a odległym obiektem. Dzięki temu efektowi niektóre części odległych galaktyk rozciągają się na niebie i można je badać w niezrównanej rozdzielczości 90 lat świetlnych!” – wyjaśnia Miroslava Dessauges, badaczka na Wydziale Astronomii na Wydziale Naukowym UNIGE i pierwsza autorka badania. Tymczasem ALMA można wykorzystać do pomiaru poziomu tlenku węgla, który działa jak znacznik wodoru molekularnego tworzącego zimne obłoki.

Rozdzielczość ta umożliwiła indywidualne scharakteryzowanie obłoków molekularnych w odległej galaktyce, nazwanej „Kosmicznym Wężem”, oddalonej o 8 mld lat świetlnych. Astronomowie byli zatem w stanie porównać masę, rozmiar, gęstość i wewnętrzne turbulencje obłoków molekularnych w pobliskich i odległych galaktykach.

Obłoki molekularne odporne na ekstremalne warunki
Nowe obserwacje pokazały, że obłoki molekularne w odległych galaktykach miały masę, gęstość i turbulencje od 10 do 100 razy wyższe, niż w pobliskich galaktykach. „Takie wartości zmierzono tylko w obłokach znajdujących się w pobliżu oddziałujących galaktyk, które mają warunki międzygwiezdne przypominające warunki odległych galaktyk” – dodaje Miroslava Dessauges. Naukowcy mogli porównać różnice we właściwościach fizycznych obłoków ze środowiskami galaktycznymi, które są bardziej ekstremalne i wrogie w odległych galaktykach, niż w tych bliższych. „Obłok molekularny zwykle występujący w pobliskiej galaktyce natychmiast zapadłby się i zostałby zniszczony w ośrodku międzygwiezdnym odległych galaktyk, stąd jego zwiększona gęstość i turbulencje gwarantują jego przetrwanie i równowagę” – wyjaśnia Miroslava Dessauges. „Charakterystyczna masa obłoków molekularnych w Kosmicznym Wężu wydaje się doskonale zgadzać z przewidywaniami naszego scenariusza podziału turbulentnych dysków galaktycznych. W rezultacie scenariusz ten można przedstawić jako mechanizm formowania się masywnych obłoków molekularnych w odległych galaktykach” – dodaje Lucio Mayer, profesor w Centre for Physical and Cosmological Theory Uniwersytetu w Zurychu.

Zespół odkrył także, że wydajność formowania się gwiazd w galaktyce Kosmicznego Węża jest szczególnie wysoka, prawdopodobnie wywołana wysoce naddźwiękową wewnętrzną turbulencją obłoków. W pobliskich galaktykach obłok molekularny tworzy gwiazdy stanowiące około 5% jego masy. W odległych galaktykach liczba ta wzrasta do 30%.

Astronomowie będą teraz badać inne odległe galaktyki w celu potwierdzenia wyników obserwacji uzyskanych dla Kosmicznego Węża. Miroslava Dessauges podsumowuje: „Podniesiemy również jeszcze bardziej rozdzielczość, korzystając z wyjątkowej wydajności interferometru ALMA. Analogicznie, musimy bardziej szczegółowo zrozumieć zdolności obłoków molekularnych w odległych galaktykach do tak skutecznego formowania gwiazd.”

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Wykryto największą eksplozję w historii Wszechświata

Naukowcy badający odległą gromadę galaktyk odkryli największą eksplozję obserwowaną we Wszechświecie od czasów Wielkiego Wybuchu.

Wybuch pochodził z supermasywnej czarnej dziury w centrum odległej o setki milionów lat świetlnych stąd galaktyki. W trakcie eksplozji zostało uwolnione pięć razy więcej energii, niż przy poprzednim ówczesnym najpotężniejszym wybuchu.
Astronomowie dokonali tego odkrycia przy użyciu danych z obserwatorium rentgenowskiego Chandra i XMM-Newton, a także danych radiowych z Murchison Widefield Array (MWA) w Australii i Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) w Indiach.
Ten potężny wybuch został wykryty w gromadzie galaktyk Ophiuchus, która znajduje się około 390 mln lat świetlnych stąd. Gromady galaktyk to największe struktury we Wszechświecie utrzymywane razem przez grawitację, zawierające tysiące pojedynczych galaktyk, ciemną materię i gorący gaz.
W centrum gromady Ophiuchus znajduje się duża galaktyka zawierająca supermasywną czarną dziurę. Naukowcy uważają, że źró…

Odkryto najbliższą znaną „olbrzymią planetę niemowlęcą”

Nowonarodzona masywna planeta znajduje się zaledwie 100 parseków od Ziemi.

Naukowcy odkryli nowonarodzoną masywną planetę bliższą Ziemi niż jakikolwiek tego typu obiekt w podobnym wieku. Olbrzymia niemowlęca planeta, nazwana 2MASS 1155-7919 b, znajduje się w asocjacji Epsilon Chamaeleontis i leży tylko około 330 lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego.
„Ciemny, chłodny obiekt, który znaleźliśmy, jest bardzo młody i ma zaledwie 10 mas Jowisza, co oznacza, że prawdopodobnie patrzymy na planetę niemowlęcą, być może wciąż w fazie formowania się. Chociaż zostało odkrytych wiele innych planet podczas misji Kepler i innych podobnych, prawie wszystkie z nich są planetami ‘starymi’. Obiekt ten jest jednocześnie czwartym lub piątym przykładem planety olbrzymiej krążącej tak daleko od swojej gwiazdy macierzystej. Teoretycy usiłują wyjaśnić, w jaki sposób się tam uformowały lub jak tam dotarły” – powiedziała Annie Dickson-Vandervelde, główna autorka pracy.
Do odkrycia naukowcy wykorzystali dane…

Czy rozwiązano tajemnicę ekspansji Wszechświata?

Badacz z Uniwersytetu Genewskiego rozwiązał naukową kontrowersję dotyczącą tempa ekspansji Wszechświata, sugerując, że na dużą skalę nie jest ono całkowicie jednorodne.


Ziemia, Układ Słoneczny, cała Droga Mleczna i kilka tysięcy najbliższych nam galaktyk porusza się w ogromnym „bąblu” o średnicy 250 mln lat świetlnych, gdzie średnia gęstość materii jest o połowę mniejsza niż w pozostałej części Wszechświata. Taka jest hipoteza wysunięta przez fizyka teoretyka z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) jako rozwiązanie zagadki, która od dziesięcioleci dzieli społeczność naukową: z jaką prędkością rozszerza się Wszechświat? Do tej pory co najmniej dwie niezależne metody obliczeniowe osiągnęły dwie wartości różniące się o około 10% z odchyleniem, które jest statystycznie nie do pogodzenia. Nowe podejście usuwa tę rozbieżność bez korzystania z „nowej fizyki”.
Wszechświat rozszerza się od czasu Wielkiego Wybuchu, który miał miejsce 13,8 mld lat temu – propozycja po raz pierwszy przedstawiona przez b…