Przejdź do głównej zawartości

Głębokie spojrzenie z ALMA na odległe galaktyki

Niesamowita moc ALMA, szeregu radioteleskopów zlokalizowanych na pustyni w Chile, zrewolucjonizowała rozumienie przez naukowców struktur zbudowanych z gazu i pyłu w naszej własnej galaktyce. Ale ALMA może zdziałać jeszcze więcej: może również katalogować gaz molekularny i pył galaktyk znajdujących się w odległych głębinach naszego Wszechświata.


Aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób ewoluują i tworzą się gwiazdy na przestrzeni czasu, naukowcy zebrali obserwacje głębokiego pola z ALMA, kierując teleskopy na prawdopodobnie najbardziej znane pole galaktyk w astronomii: Ultragłębokie Pole Hubble’a (Hubble Ultra-Deep Field – HUDF). Ten obszar nieba był badany przez ponad tysiąc godzin obserwacyjnych przy użyciu różnych teleskopów, ale ALMA dostarcza nowego spojrzenia.

Dzięki ALMA możemy z czasem uzyskać wgląd w zawartość zimnego gazu molekularnego i pyłu w galaktykach – a niezwykłą czułość tego obserwatorium wykorzystano w niedawnym, ambitnym projekcie o nazwie ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra-Deep Field (ASPECS).

Pierwszym krokiem w kierunku zrozumienia procesu formowania się gwiazd w odległym Wszechświecie jest ustalenie, które galaktyki tworzą gwiazdy i w jakim tempie. Jest to stosunkowo proste, gdy procesy gwiazdotwórcze są widoczne – ale często jest to zasłonięte przez pył, co uniemożliwia astronomom uzyskanie wyraźnych pomiarów.

W tej sytuacji wysoka czułość ALMA jest idealna, a obserwacje ASPECS posłużyły do zbadania procesów gwiazdotwórczych otulonych pyłem w 1362 galaktykach w HUDF, które znajdują się w zakresie przesunięcia ku czerwieni z = 1,5-10. 

Mając wyraźny obraz powstawania gwiazd w czasie, warto następnie zbadać surowiec użyty do ich produkcji.

Aby to zrobić, ALMA poszukiwała odległego, zimnego gazu i pyłu, odsłaniając rezerwuary w dziesiątkach galaktyk – w tym nieoczekiwane źródła o niskim tempie formowania się gwiazd i masie gwiazdowej. Niesłychana głębokość obserwacji ASPECS pozwoliła zespołowi zidentyfikować prawie wszystkie rezerwuary zimnego pyłu od współczesności do wczesnych kosmicznych czasów w HUDF.

Powszechnie wiadomo, że gdy zaczęły się formować pierwsze gwiazdy, aktywność gwiazdotwórcza wzrastała z czasem, aż osiągnęła szczyt w okolicach z ~ 1-3, czyli „kosmicznego południa”. Po tym czasie aktywność gwiazdotwórcza znacznie wyhamowała do dnia dzisiejszego. Obserwacje ASPECS pomagają teraz astronomom lepiej zrozumieć, dlaczego tak się stało.

Dane ASPECS pokazują, że całkowita ilość gazu molekularnego we Wszechświecie wzrastała aż do kosmicznego południa, kiedy to zaczęła się stopniowo zmniejszać. Obecnie ilość gazu molekularnego dostępnego do formowania się gwiazd to zaledwie około 1/10 tego, co było dostępne w kosmicznym południu! Jest to całkowicie zgodne z tą znaną kosmiczną historią formowania się gwiazd: tworzenie się gwiazd osiągnęło szczyt gęstości gazu molekularnego i osłabło do dnia dzisiejszego – i prawdopodobnie będzie nadal spadać, aż całkowicie ustanie.

Co dalej? Dane ASPECS są obecnie wykorzystywane do ograniczania modeli kosmologicznych, pomagają naukowcom lepiej zrozumieć ewolucję galaktyk i narodziny gwiazd. Jest jeszcze wiele do zrobienia z obserwacjami ASPECS a wspominana praca to dopiero początek.

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.

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 naukowc

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 przeds