Zdjęcia pobliskich galaktyk dostarczają wskazówek na temat formowania się gwiazd
Międzynarodowy zespół naukowców wykorzystuje zaawansowany teleskop do badania najmniejszych cząstek pyłu w ośrodku międzygwiazdowym.
Galaktyka NGC 7496 jest jedną z 19 galaktyk przewidzianych do badania w projekcie. W centrum NGC 7496 znajduje się aktywna supermasywna czarna dziura. Źródło: NASA, ESA, CSA, Joseph DePasquale/STScI
Popularne jest przekonanie, że poza dużymi obiektami niebieskimi, takimi jak planety, gwiazdy i asteroidy, przestrzeń kosmiczna jest pusta. W rzeczywistości galaktyki wypełnione są czymś, co nazywa się ośrodkiem międzygwiazdowym (ang. interstellar medium – ISM) – czyli gazem i pyłem, które przenikają przestrzeń pomiędzy tymi dużymi obiektami. Co ważne, w odpowiednich warunkach to właśnie w ośrodku międzygwiazdowym powstają nowe gwiazdy.
Teraz badacze z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego, we współpracy z ogólnoświatowym zespołem projektowym, opublikowali swoje wyniki w specjalnym numerze The Astrophysical Journal Letters poświęconym ich pracy z wykorzystaniem zaawansowanych zdjęć z Teleskopu Jamesa Webba w ramach programu JWST Cycle 1 Treasury.
Dzięki JWST możemy wykonać niesamowite mapy pobliskich galaktyk w bardzo wysokiej rozdzielczości, które dostarczają zdumiewająco szczegółowych obrazów ośrodka międzygwiazdowego – powiedziała profesor nadzwyczajna fizyki Karin Sandstrom, która jest współprowadzącą badania w projekcie.
Chociaż JWST może przyglądać się bardzo odległym galaktykom, te badane przez grupę Sandstrom znajdują się stosunkowo blisko, w odległości około 30 milionów lat świetlnych, w tym jedna znana jako Galaktyka Widmo, oznaczona również jako M74 lub NGC 628, o istnieniu której astronomowie wiedzieli od co najmniej XVIII wieku.
Sandstrom wraz z doktorantką Jessicą Sutter i byłym naukowcem ze stopniem doktora Jeremym Chastenetem skupili się na specyficznym składniku ISM zwanym wielopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi (WWA). WWA to małe cząsteczki pyłu – wielkości molekuły – i to właśnie ich mały rozmiar czyni je tak cennymi dla naukowców.
Kiedy WWA absorbują fotony z gwiazd, wibrują i wytwarzają cechy emisyjne, które można wykryć w widmie elektromagnetycznym w średniej podczerwieni – coś, co zazwyczaj nie zdarza się w przypadku większych ziaren pyłu z ISM. Cechy wibracyjne WWA pozwalają naukowcom obserwować wiele ważnych cech, w tym rozmiar, jonizację i strukturę.
Mimo, że WWA nie stanowią masowo dużej części ISM, są ważne, ponieważ łatwo ulegają jonizacji – procesowi, który może wytworzyć fotoelektrony ogrzewające resztę gazu w ISM. Lepsze zrozumienie WWA doprowadzi do lepszego zrozumienia fizyki ISM i sposobu jego działania. Astrofizycy mają nadzieję, że JWST może zapewnić wgląd w to, jak powstają WWA, jak się zmieniają i jak są niszczone.
Ponieważ WWA są równomiernie rozmieszczone w ISM, pozwalają naukowcom zobaczyć nie tylko same WWA, ale także wszystko wokół nich. Poprzednie mapy, takie jak te zrobione przez teleskop Spitzera, zawierały znacznie mniej szczegółów – zasadniczo wyglądały jak galaktyczne plamy. Dzięki przejrzystości, jaką zapewnia JWST, astrofizycy mogą teraz zobaczyć włókna gazowe, a nawet bąble wydmuchiwane przez nowo powstałe gwiazdy, których intensywne pola promieniowania i powstałe w ich wyniku supernowe odparowują otaczające je obłoki gazu.
Jedną z rzeczy, którą jestem najbardziej podekscytowana jest to, że teraz, gdy mamy ten znacznik ISM o wysokiej rozdzielczości, możemy mapować wszelkiego rodzaju rzeczy, w tym strukturę rozproszonego gazu, który musi stać się gęstszy i cząsteczkowy, aby mogło dojść do formowania się gwiazd – powiedziała Sandstrom. Możemy również mapować gaz otaczający nowo uformowane gwiazdy, gdzie występuje wiele sprzężeń zwrotnych, takich jak eksplozje supernowych. Naprawdę możemy zobaczyć ten cały cykl ISM w wielu szczegółach. To jest sedno tego, jak galaktyka będzie tworzyć gwiazdy.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
