DECam i Gemini South odkrywają trzy maleńkie galaktyki będące gwiezdnymi „miastami duchów”
Rzadkie, bardzo słabe galaktyki karłowate poza wpływem innych galaktyk dowodzą, że ich procesy gwiazdotwórcze zostały stłumione dawno temu.
 |
| Galaktyki Rzeźbiarza. Źródło: DECaLS/DESI Legacy Imaging Surveys/LBNL/DOE & KPNO/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA. Obróbka zdjęcia: T.A. Rector (University of Alaska Anchorage/NSF NOIRLab), M. Zamani (NSF NOIRLab) & D. de Martin (NSF NOIRLab) |
Łącząc dane z DESI Legacy Imaging Surveys i teleskopu Gemini South, astronomowie zbadali trzy bardzo słabe galaktyki karłowate, które znajdują się w regionie przestrzeni odizolowanym od wpływu środowiska większych obiektów. Stwierdzono, że galaktyki te, zlokalizowane w kierunku NGC 300, zawierają jedynie bardzo stare gwiazdy, co potwierdza teorię, że wydarzenia we wczesnym Wszechświecie skróciły formowanie się gwiazd w mniejszych galaktykach.
Bardzo słabe galaktyki karłowate są najsłabszym typem galaktyk we Wszechświecie. Zwykle zawierają od kilkuset do tysiąca gwiazd – w porównaniu do setek miliardów gwiazd tworzących Drogę Mleczną – te małe, rozproszone struktury zwykle ukrywają się niepozornie pośród wielu jaśniejszych mieszkańców nieba. Z tego powodu astronomowie mieli do tej pory najwięcej szczęścia w odnajdywaniu ich w pobliżu naszej własnej Galaktyki Drogi Mlecznej.
Stanowi to jednak problem dla ich zrozumienia; siły grawitacyjne Drogi Mlecznej i gorąca korona mogą pozbawiać galaktyki karłowate gazu i zakłócać ich naturalną ewolucję. Co więcej, galaktyki karłowate znajdujące się w Drodze Mlecznej stają się coraz bardziej rozproszone i trudne do wykrycia przez astronomów i tradycyjne algorytmy komputerowe.
Właśnie dlatego ręczne poszukiwania prowadzone przez astronoma z Uniwersytetu Arizony, Davida Sanda, były niezbędne do odkrycia trzech słabych i bardzo słabych galaktyk karłowatych znajdujących się w kierunku galaktyki spiralnej NGC 300 i konstelacji Rzeźbiarza. To było podczas pandemii – wspomniał Sand. Oglądałem telewizję i przewijałem przeglądarkę DESI Legacy Survey, skupiając się na obszarach nieba, o których wiedziałem, że nie były wcześniej przeszukiwane. Zajęło mi to kilka godzin swobodnych poszukiwań, a potem bum! Po prostu wyskoczyły.
Obrazy odkryte przez Sanda zostały wykonane w ramach DECam Legacy Survey (DECaLS), jednego z trzech publicznych badań, znanych jako DESI Legacy Imaging Surveys, które wspólnie zobrazowały 14 000 stopni kwadratowych nieba, aby zapewnić cele dla trwającego przeglądu Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI). Przegląd DEClas został przeprowadzony przy użyciu 570-megapikselowej kamery Dark Energy Camera (DECam), zamontowanej na 4-metrowym teleskopie Victor M. Blanco w Cerro Tolodo Inter-American Obserwatory (CITO) w Chile, w ramach programu NSF NOIRLab.
Galaktyki Rzeźbiarza, bo o nich mowa, są jednymi z pierwszych bardzo słabo świecących galaktyk karłowatych znalezionych w dziewiczym, odizolowanym środowisku wolnym od wpływu Drogi Mlecznej lub innych dużych struktur. Aby dokładniej zbadać galaktyki, Sand i jego zespół wykorzystali teleskop Gemini South. Wyniki ich badań zostały przedstawione w artykule opublikowanym w The Astrophysical Journal Letters.
Spektrograf Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS) uchwycił wszystkie trzy galaktyki w najdrobniejszych szczegółach. Analiza danych wykazała, że galaktyki te wydają się być pozbawione gazu i zawierają jedynie bardzo stare gwiazdy, co sugeruje, że ich formowanie się zostało stłumione dawno temu. Potwierdza to istniejące teorie, że bardzo słabe galaktyki karłowate są gwiezdnymi „miastami duchów”, w których procesy gwiazdotwórcze zostały przerwane we wczesnym Wszechświecie.
Jest to dokładnie to, czego astronomowie oczekiwaliby od tak małych obiektów. Gaz jest kluczowym surowcem niezbędnym do połączenia się i zapłonu fuzji nowej gwiazdy. Jednak bardzo słabe galaktyki karłowate mają po prostu zbyt małą grawitację, aby utrzymać ten niezwykle ważny składnik i łatwo go utracić, gdy są wstrząsane przez dynamiczny Wszechświat, którego są częścią.
Galaktyki Rzeźbiarza znajdują się jednak daleko od większych galaktyk, co oznacza, że ich gaz nie mógł zostać usunięty przez olbrzymich sąsiadów. Alternatywnym wyjaśnieniem jest wydarzenie zwane Erą rejonizacji – okres niedługo po Wielkim Wybuchu, kiedy wysokoenergetyczne fotony ultrafioletowe wypełniły kosmos, potencjalnie wygotowując gaz w mniejszych galaktykach. Inną możliwością jest to, że niektóre z najwcześniejszych gwiazd w galaktykach karłowatych przeszły energiczne eksplozje supernowych, emitując wyrzut z prędkością do 35 milionów km/h i wypychając gaz z ich własnych galaktyk macierzystych od wewnątrz.
Jeżeli odpowiedzialna jest za to rejonizacja, galaktyki te otworzyłyby okno do badania bardzo wczesnego Wszechświata. Nie wiemy, jak silny lub jednorodny jest efekt rejonizacji – wyjaśnił Sand. Może być tak, że rejonizacja jest niejednolita i nie zachodzi wszędzie jednocześnie. Byłoby miło, gdybyśmy mieli ich setki. Gdybyśmy wiedzieli, jaki ułamek został dotknięty rejonizacją, powiedziałoby nam to coś o wczesnym Wszechświecie, co jest bardzo trudne do zbadania w inny sposób.
Era rejonizacji potencjalnie łączy obecną strukturę wszystkich galaktyk z najwcześniejszym formowaniem się struktur w skali kosmologicznej – powiedział Martin Still, dyrektor programowy NSF. Badania DESI Legacy Survey i szczegółowe obserwacje prowadzone przez Gemini pozwalają naukowcom na przeprowadzenie archeologii sądowej w celu zrozumienia natury Wszechświata i tego, jak ewoluował do obecnego stanu.
Aby przyspieszyć poszukiwanie większej liczby bardzo słabych galaktyk karłowatych, Sand i jego zespół wykorzystują galaktyki Rzeźbiarza do szkolenia systemu sztucznej inteligencji zwanego siecią neuronową w celu identyfikacji większej ich liczby. Mamy nadzieję, że narzędzie to będzie w stanie zautomatyzować i przyspieszyć odkrycia, oferując znacznie szerszy zbiór danych, z którego astronomowie będą mogli wyciągnąć lepsze wnioski.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
