ALMA ujawnia ukryte struktury w pierwszych galaktykach Wszechświata
Przegląd CRISTAL, przeprowadzony z Chile, śledzi obecność zimnego gazu, pyłu i światła gwiazd w 39 galaktykach zaledwie miliard lat po Wielkim Wybuchu.
 |
| Wizja artystyczna CRISTAL-13. Obszary bogate w pył przesłaniają nowo narodzone gwiazdy, których energia jest reemitowana na falach milimetrowych ALMA. Po prawej: młode gromady gwiazd oczyszczają się z pyłu i świecą widocznie na zdjęciach z JWST i HST. Źródło: NSF/AUI/NRAO/B. Saxton |
Astronomowie wykorzystali Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), aby zajrzeć we wczesny Wszechświat i odkryć elementy składowe galaktyk w okresie ich formowania. Przegląd CRISTAL ([CII] Resolved ISM in STar-forming galaxies with ALMA) ujawnia zimny gaz, pył i skupiska gwiazdotwórcze w galaktykach obserwowanych w momencie ich pojawienia się zaledwie miliard lat po Wielkim Wybuchu.
Dzięki wyjątkowej czułości i rozdzielczości ALMA możemy poznać strukturę wewnętrzną tych wczesnych galaktyk w sposób, który nigdy wcześniej nie był możliwy – powiedział Rodrigo Herrera-Camus, główny naukowiec przeglądu CRISTAL, profesor Universidad de Concepción i dyrektor Millennium Nucleus for Galaxy Formation (MINGAL) w Chile. CRISTAL pokazuje nam, jak powstały pierwsze dyski galaktyczne, jak gwiazdy powstały w olbrzymich skupiskach i jak gaz ukształtował galaktyki, które widzimy dzisiaj.
CRISTAL, program ALMA Large, zaobserwował 39 typowych galaktyk gwiazdotwórczych, wybranych do reprezentowania głównej populacji galaktyk we Wszechświecie. Wykorzystując emisję liniową [CII], specyficzny rodzaj światła emitowanego przez zjonizowane atomy węgla w zimnym gazie międzygwiazdowym, jako wskaźnik zimnego gazu i pyłu, oraz łącząc ją z obrazami w bliskiej podczerwieni z Teleskopów Kosmicznych Jamesa Webba i Hubble’a, naukowcy stworzyli szczegółową mapę ośrodka międzygwiazdowego w każdym układzie. Wśród kluczowych odkryć, większość galaktyk wykazywała narodziny gwiazd w dużych skupiskach, z których każde rozciągało się na kilka tysięcy lat świetlnych, ujawniając, w jaki sposób obszary gwiazdotwórcze się łączą i ewoluują. Podzbiór galaktyk wykazywał oznaki rotacji, wskazując na wczesne formowanie się struktur dyskowych, które są prekursorami współczesnych galaktyk spiralnych. Emisja [CII] często sięgała daleko poza widoczne gwiazdy, wskazując na obecność zimnego gazu, który może napędzać przyszłe procesy gwiazdotwórcze lub być wyrzucany przez wiatry gwiazdowe.
To, co jest ekscytujące w projekcie CRISTAL, to fakt, że widzimy wczesne galaktyki nie tylko jako punkty świetlne, ale jako złożone ekosystemy – powiedział Loreto Barcos-Muñoz, współautor artykułu, astronom z amerykańskiego Narodowego Obserwatorium Radioastronomicznego (NRAO). Ten projekt pokazuje, jak ALMA może badać wewnętrzną strukturę galaktyk nawet w odległym Wszechświecie – ujawniając, jak ewoluują, oddziałują na siebie i tworzą gwiazdy.
Dwie galaktyki w przeglądzie wyróżniały się. CRISTAL-13 charakteryzuje się masywnymi obłokami pyłu kosmicznego, które blokują światło widzialne nowo narodzonych gwiazd. Światło to jest przetwarzane na fale milimetrowe, wykrywalne przez ALMA, ujawniając struktury całkowicie ukryte przed teleskopami obserwującymi w zakresie optycznym lub podczerwonym. CRISTAL-10 przedstawia zagadkowy przypadek: jej emisja zjonizowanego węgla jest niezwykle słaba w porównaniu z jasnością w podczerwieni, co jest cechą obserwowaną jedynie w rzadkich, silnie przesłoniętych galaktykach, takich jak Arp 220 w pobliskim Wszechświecie. Sugeruje to ekstremalne warunki fizyczne lub nietypowe źródło emisji w jej ośrodku międzygwiazdowym.
Przeprowadzając pierwsze systematyczne badanie zimnego gazu we wczesnych galaktykach i porównując go z gwiazdami i pyłem, CRISTAL oferuje nowe spojrzenie na historię kosmosu. Badanie to przygotowuje grunt pod przyszłe obserwacje, które mogą odkryć, w jaki sposób galaktyki przechodzą od burzliwych, wczesnych faz do dobrze ustrukturyzowanych układów, które obserwujemy w lokalnym Wszechświecie. CRISTAL dostarcza dane na wielu długościach fali, które pozwalają nam testować i udoskonalać nasze teorie ewolucji galaktyk – powiedział Herrera-Camus. To ważny krok w kierunku zrozumienia, w jaki sposób powstały galaktyki takie jak nasza Droga Mleczna.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
Czytaj też:
