Komunikat prasowy

ALMA znalazła olbrzymie ukryte rezerwuary turbulentnego gazu w odległych galaktykach

Pierwsza detekcja molekuł CH+ w odległych galaktykach gwiazdotwórczych daje wgląd w historię powstawania gwiazd we Wszechświecie

30 sierpnia 2017

ALMA została wykorzystana do wykrycia turbulentnych rezerwuarów zimnego gazu otaczających odległą galaktykę gwiazdotwórczą. Dzięki wykryciu po raz pierwszy CH+, badania otwierają nowe okno na eksplorację krytycznej epoki powstawania gwiazd we Wszechświecie. Występowanie tej molekuły daje nowe informacje na temat sposobu, w jaki galaktyki przedłużały swój okres gwałtownego formowania się gwiazd. Wyniki badań ukażą się w czasopiśmie „Nature”.

Zespół badawczy kierowany przez Edith Falgarone (Ecole Normale Supérieure and Observatoire de Paris, Francja) użył Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) do wykrycia śladów molekuła wodorku węgla CH⁺ [1] w odległej galaktyce gwiazdotwórczej [2]. Grupa zidentyfikowała silne sygnały CH⁺ w pięciu z sześciu zbadanych galaktykach, w tym w galaktyce o nazwie Cosmic Eyelash (eso1012) [3]. Badania dostarczyły nowych informacji, które pomogą astronomom w zrozumieniu wzrostu galaktyk i w jaki sposób otoczenie galaktyk zasilało powstawanie gwiazd.

„CH⁺ jest specjalną cząsteczką. Potrzebuje dużo energii, aby się utworzyć i jest bardzo reaktywna, co oznacza, że jej czas życia jest bardzo krótki i nie może być transportowana zbyt daleko. Dlatego CH⁺ pokazuje w jaki sposób przepływa energia w galaktykach i ich otoczeniu” powiedział Martin Zwaan, astronom z ESO, który brał udział w badaniach.

To, w jaki sposób CH⁺ śledzi energię, może być zobrazowane przez analogię do łodzi na tropikalnym oceanie w ciemną bezksiężycową noc. Gdy warunki są odpowiednie, fluorescencyjny plankton świeci dookoła łodzi, gdy ta żegluje. Turbulencje spowodowane przez łódź płynącą przez po wodzie pobudzają plankton do emitowania światła, które ujawnia istnienie turbulentnych obszarów w ciemnej wodzie. Ponieważ CH⁺ powstaje wyłącznie w małych obszarach, w których rozpraszają się turbulentne ruchy, wykrycie tej molekuły pozwala w zasadzie śledzić energię w skali galaktycznej.

Obserwacje CH⁺ ukazują gęste fale uderzeniowe, zasilane przez gorące, szybksie wiatry galaktyczne pochodzące z wnętrza obszarów powstawania gwiazd w galaktykach. Wiatry te przepływają przez galaktykę i wypychają materią na zewnątrz, ale ich turbulentne ruchy są takie, iż część materii może ponownie zostać przechwycona przez przyciąganie grawitacyjne galaktyki. Materia ta gromadzi się w olbrzymich turbulentnych rezerwuarach zimnego gazu o małej gęstości, rozciągających się na ponad 30 000 lat świetlnych od obszaru gwiazdotwórczego galaktyki [4].

„Dzięki CH⁺ dowiadujemy się, że energia jest przechowywana w gigantycznych wiatrach o skalach galaktycznych i kończy jako turbulentne ruchy we wcześniej nieobserwowanych rezerwuarach zimnego gazu otaczającego galaktykę” powiedziała Falgarone, pierwsza autorka publikacji. „Nasze wyniki stanowią wyzwanie dla teorii ewolucji galaktyk. Przemieszczając turbulencje do rezerwuarów, te galaktyczne wiatry  poszerzają intensywną  fazę gwiazdotwórczą, zamiast ją hamować.”

Zespół badawczy ustalił, że same galaktyczne wiatry nie są w stanie zapełnić nowo odkrytych rezerwuarów gazu i sugeruje, że masa jest dostarczana przez zderzenia galaktyk albo akrecję z ukrytych strumieni gazu, tak jak przewiduje obecna teoria.

„Niniejsze odkrycie stanowi duży krok naprzód w naszym zrozumieniu, w jaki jest regulowany sposób przepływ materii wokół najbardziej intensywnych galaktyk gwiazdotwórczych we wczesnym Wszechświecie” mówi Dyrektor Naukowy ESO, Rob Ivison, współautor publikacji. „Pokazuje to, co można osiągnąć, gdy naukowcy z różnych dyscyplin łączą siły, aby wykorzystać możliwości jednego z najpotężniejszych teleskopów świata.”

Uwagi

[1] CH⁺ jest jonem cząsteczki CH, znanej wśród chemików jako metylidynium. Jest to jedna z trzech pierwszych molekuł odkrytych w ośrodku międzygwiazdowym. OD momentu odkrycia na początku lat 40. Ubiegłego wieku, występowanie CH⁺ w przestrzeni międzygwiazdowej jest zagadką, ponieważ jest ekstremalnie reaktywna i znika szybciej niż inne molekuły.

[2] Galaktyki te znane są ze znacznie szybszego tempa formowania gwiazd w porównaniu ze spokojnymi galaktykami w rodzaju Drogi Mlecznej. Czyni to te struktury idealnymi celami d o badania wzrostu galaktyk i wzajemnych oddziaływań pomiędzy gazem, pyłem, gwiazdami, a centralnymi dziurami w centrach galaktyk.

[3] ALMA została wykorzystana do uzyskana widma każdej z galaktyk. Widmo to zapis światła, zwykle obiektu astronomicznego, rozdzielony na poszczególne koloru (lub długości fali), w sposób bardzo podobny do tego, w jaki krople deszczu rozszczepiają światło na tęczę. Ponieważ każdy z pierwiastków ma swój unikalny „odcisk palca” w widmie, mogą być używane do ustalenia składu chemicznego obserwowanych obiektów.

[4] Te turbulentne rezerwuary rozrzedzonego gazu mogą mieć taką samą naturę, jak gigantyczne świecące halo widoczne wokół odległych kwazarów.

Więcej informacji

Wyniki badań zaprezentowano w artykule pt. „Large turbulent reservoirs of cold molecular gas around high redshift starburst galaxies” E. Falgarone et al., który ukaże się 30 sierpnia 2017 r. w Nature.

Skład zespołu badawczego: E. Falgarone (Ecole Normale Supérieure and Observatoire de Paris, Francja), M.A. Zwaan (ESO, Niemcy), B. Godard (Ecole Normale Supérieure and Observatoire de Paris, Francja), E. Bergin (University of Michigan, USA), R.J. Ivison (ESO, Germany; University of Edinburgh, Wielka Brytania), P. M. Andreani (ESO, Niemcy), F. Bournaud (CEA/AIM, Francja), R. S. Bussmann (Cornell University, USA), D. Elbaz (CEA/AIM, Francja), A. Omont (IAP, CNRS, Sorbonne Universités, Francja), I. Oteo (University of Edinburgh, Wielka Brytania; ESO, Niemcy) and F. Walter (Max-Planck-Institut für Astronomie, Germany).

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) jest międzynarodowym kompleksem badawczym w ramach partnerstwa pomiędzy ESO, U.S. National Science Foundation (NSF) oraz National Institutes of Natural Sciences (NINS) of Japan, we współpracy z Chile. ALMA jest finansowana przez ESO w imieniu Krajów Członkowskich, przez NSF we współpracy z National Research Council of Canada (NRC) i National Science Council of Taiwan (NSC) oraz przez NINS we współpracy z Academia Sinica (AS) na Tajwanie i Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI).

Budowa i zarządzanie ALMA są kierowane przez ESO w imieniu Krajów Członkowskich, przez National Radio Astronomy Observatory (NRAO), zarządzane przez Associated Universities, Inc. (AUI), w imieniu Ameryki Północnej oraz przez National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) w imieniu Azji Wschodniej. Joint ALMA Observatory (JAO) umożliwia zunifikowane kierowanie i zarządzanie budową, testowaniem i działaniem ALMA.

ESO jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Wspiera je 16 krajów: Austria, Belgia, Brazylia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Holandia, Niemcy, Polska, 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 teleskop VLT (Very Large Telescope - Bardzo Duży Teleskop), 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 głównym partnerem ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. Z kolei na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, ESO buduje 39-metrowy teleskop ELT (Extremely Large Telescope - Ekstremalnie Wielki Teleskop), który stanie się “największym okiem świata na niebo”.

Linki

• Publikacja naukowa w "Nature"
• Zdjęcia ALMA

Kontakt

Edith Falgarone
Ecole Normale Supérieure — Observatoire de Paris
Paris, France
Tel.: +33 01 4432 3347
E-mail: edith.falgarone@ens.fr

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