Komunikat prasowy

Samodestrukcyjne procesy gwiazdotwórcze

ALMA rzuca światło na tajemnicę brakujących galaktyk masywnych

24 lipca 2013

Nowe obserwacje z teleskopu ALMA w Chile dały astronomom najlepszy jak do tej pory obraz tego, w jaki sposób gwałtowne procesy powstawania gwiazd mogą wydmuchać gaz z galaktyki i spowodować braki paliwa do tworzenia i ewolucji przyszłych generacji gwiazd. Dramatyczne zdjęcie pokazuje olbrzymi wypływ gazu molekularnego wyrzuconego przez obszary gwiazdotwórcze w niedalekiej Galaktyce w Rzeźbiarzu. Te nowe wyniki pomogą wyjaśnić dziwny niedostatek bardzo masywnych galaktyk we Wszechświecie. Badania opublikowano 25 lipca 2013 r. w czasopiśmie „Nature”.

Galaktyki — systemy takie jak nasza Droga Mleczna, która zawiera nawet setki miliardów gwiazd — są podstawowymi elementami składowymi kosmosu. Jednym z ambitnych celów współczesnej astronomii jest zrozumienie sposobów, w jaki galaktyki rosną i ewoluują, wraz z kluczowym pytaniem dotyczącym procesów tworzenia gwiazd: co determinuje liczbę nowych gwiazd, które powstaną w galaktyce?

Galaktyka w Rzeźbiarzu, znana także jako NGC 253, jest galaktyką spiralną widoczną w południowym gwiazdozbiorze Rzeźbiarza. Z odległością około 11,5 miliona lat świetlnych od Układu Słonecznego jest jedną z bliższych galaktycznych sąsiadek i najbliższą galaktyką gwiazdotwórczy [1] widoczną na niebie półkuli południowej. Za pomocą Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) astronomowie odkryli falujące kolumny zimnego, gęstego gazu uciekające od centrum dysku galaktycznego.

“Dzięki nadzwyczajnej rozdzielczości i czułości ALMA możemy po raz pierwszy zobaczyć wyraźnie masywne koncentracje zimnego gazu przekształcane w dżety przez ekspandujące warstwy intensywnego ciśnienia spowodowanego przez młode gwiazdy” powiedział Alberto Bolatto z University of Maryland (USA), główny autor publikacji. „Ilość gazu, którą wyznaczyliśmy, stanowi dobry dowód, że niektóre z ewoluujących galaktyk tracą więcej gazu niż zyskują. Być może widzimy dzisiejszy przykład procesu bardzo powszechnego we wczesnym Wszechświecie.”

Otrzymane wyniki mogą pomóc w wyjaśnieniu dlaczego astronomowie znaleźli w kosmosie zaskakująco mało galaktyk o dużych masach. Modele komputerowe pokazują, że starsze, czerwieńsze galaktyki powinny mieć znacząco więcej masy i większą liczbę gwiazd niż obserwuje się obecnie. Wydaje się, że galaktyczne wiatry lub wypływy gazu są tak silne, że pozbawiają galaktykę paliwa do tworzenia kolejnej generacji gwiazd [2].

“Struktury te tworzą łuk, który jest prawie idealnie w jednej linii z poprzednio zaobserwowanym wypływem gorącego, zjonizowanego gazu” zauważył Fabian Walter, kierownik zespołu badawczego z Max Planck Institute for Astronomy w Heidelbergu (Niemcy), współautor pracy. „Możemy teraz zobaczyć krok po kroku rozwój wypływów gwiazdotwórczych.”

Badacze ustalili, że wielkie ilości gazu molekularnego – każdego roku prawie dziesięć razy więcej niż masa naszego Słońca, a może nawet jeszcze więcej – są wyrzucane z galaktyki z prędkościami pomiędzy 150 000, a 1 000 000 kilometrów na godzinę [3]. Całkowita ilość wyrzuconego gazu może być w sumie większa niż gazu zużywanego w tym samym czasie do utworzenia gwiazd w galaktyce. Utrzymując takie tempo, galaktyka może wyczerpać gaz w ciągu zaledwie 60 milionów lat.

„Dla mnie jest to najlepszy przykład tego, w jaki sposób nowe instrumenty kształtują przyszłość astronomii. Badamy obszary gwiazdotwórczy w NGC 253 i inne pobliskie galaktyki gwiazdotwórczy od prawie dziesięciu lat. Ale przed erą ALMA nie mieliśmy szans na uzyskanie takich detali.” mówi Walter. Do badań użyto wczesnej konfiguracji ALMA z 16 antenami. „To ekscytujące gdy pomyślimy co w przypadku tego typu wypływów pokaże kompletna sieć 66 anten ALMA!” dodaje.

Dalsze badania za pomocą pełnej sieci ALMA pomogą w ustaleniu ostatecznego losu gazu unoszonego przez wiatr, co z kolei odkryje czy napędzane procesami gwiazdotwórczymi wiatry poddają gaz recyklingowi, czy też naprawdę usuwają materiał do tworzenia gwiazd.

Uwagi

[1] Galaktyki gwiazdotwórcze produkują gwiazdy w nadzwyczajnie dużym tempie. NGC 253 jest jednym z najbliższych przykładów tego typu obiektów, w związku z tym jest idealnym celem do badań efektów takiego szaleństwa na ewolucję galaktyki, w której się znajduje.

[2] Wcześniejsze obserwacje pokazały gorętszy, ale znacznie rzadszy gaz przepływający od obszarów gwiazdotwórczych NGC 253, ale samodzielnie miałoby to niewielki, jeśli jakikolwiek, wpływ na los całej galaktyki i jej zdolności do tworzenia przyszłych generacji gwiazd. Nowe dane z ALMA pokazują, że znacznie gęstszy gaz molekularny otrzymuje początkowego „kopniaka” od procesów powstawania nowych gwiazd, a następnie zostaje zmieciony wraz z rzadkim, gorącym gazem na swojej drodze, aż do halo galaktyki.

[3] Mimo że prędkości są duże, mogą być niewystarczające, aby gaz został wyrzucony z galaktyki. Zostanie prawdopodobnie uwięziony w halo galaktyki na wiele milionów lat i być może spadnie powrotem na dysk, powodując nowe epizody tworzenia gwiazd.

Więcej informacji

Wyniki badań przedstawiono w artykule “The Starburst-Driven Molecular Wind in NGC 253 and the Suppression of Star Formation”, Alberto D. Bolatto et al., który ukaże się 25 lipca 2013 r. w Nature.

Skład zespołu badawczego: A. D. Bolatto (Department of Astronomy, Laboratory for Millimeter-wave Astronomy, and Joint Space Institute, University of Maryland, USA), S. R. Warren (University of Maryland), A. K. Leroy (National Radio Astronomy Observatory, Charlottesville, USA), F. Walter (Max-Planck Institut für Astronomie, Heidelberg, Niemcy), S. Veilleux (University of Maryland), E. C. Ostriker (Department of Astrophysical Sciences, Princeton University, USA), J. Ott (National Radio Astronomy Observatory, New Mexico, USA), M. Zwaan (European Southern Observatory, Garching, Niemcy), D. B. Fisher (University of Maryland), A. Weiss (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Niemcy), E. Rosolowsky (Department of Physics, University of Alberta, Kanada) oraz J. Hodge (Max-Planck Institut für Astronomie, Heidelberg, Niemcy).

ESO jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Jest wspierane przez 15 krajów: Austria, Belgia, Brazylia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Holandia, Niemcy, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy. ESO prowadzi ambitne programy dotyczące projektowania, konstrukcji i użytkowania silnych naziemnych instrumentów obserwacyjnych, pozwalając astronomom na dokonywanie znaczących odkryć naukowych. ESO odgrywa wiodącą rolę w promowaniu i organizowaniu współpracy w badaniach astronomicznych. ESO zarządza trzema unikalnymi, światowej klasy obserwatoriami w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada Bardzo Duży Teleskop (Very Large Telescope), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz dwa teleskopy do przeglądów. VISTA pracuje w podczerwieni i jest największym na świecie instrumentem do przeglądów nieba, natomiast VLT Survey Telescope to największy teleskop dedykowany przeglądom nieba wyłącznie w zakresie widzialnym. ESO jest europejskim partnerem dla rewolucyjnego teleskopu ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. ESO planuje obecnie 39-metrowy Ogromnie Wielki Teleskop Europejski (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope - E-ELT), który stanie się “największym okiem świata na niebo”.

Linki

• Publikacja naukowa
• Więcej o ALMA
• Zdjęcia ALMA
• Press release at NRAO
• Press release at MPIA

Kontakt

Alberto Bolatto
University of Maryland
USA
Tel.: +49 6221 528 493
E-mail: bolatto@astro.umd.edu

Martin Zwaan
ESO
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6834
E-mail: mzwaan@eso.org

Fabian Walter
Max-Planck Institut für Astronomie
Heidelberg, Germany
Tel.: +49 6221 528 225
E-mail: walter@mpia.de

Richard Hook
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6655
Tel. kom.: +49 151 1537 3591
E-mail: rhook@eso.org

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych