Olbrzymie rezerwuary gazu odkryte w odległych galaktykach
Pierwsza detekcja molekuł CH+ w odległych galaktykach gwiazdotwórczych daje wgląd w historię powstawania gwiazd we wszechświecie
Obserwatorium ALMA zostało wykorzystane 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.
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+ w odległej galaktyce gwiazdotwórczej. Grupa zidentyfikowała silne sygnały CH+ w pięciu z sześciu zbadanych galaktykach, w tym w galaktyce o nazwie Cosmic Eyelash (eso1012). 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, szybkie 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.
- 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. Nasze wyniki stanowią wyzwanie dla teorii ewolucji galaktyk. Przemieszczając turbulencje do rezerwuarów, te galaktyczne wiatry poszerzają intensywną fazę gwiazdotwórczą, zamiast ją hamować - powiedziała Falgarone, pierwsza autorka publikacji.
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. Pokazuje to, co można osiągnąć, gdy naukowcy z różnych dyscyplin łączą siły, aby wykorzystać możliwości jednego z najpotężniejszych teleskopów świata - wyjaśnił Dyrektor Naukowy ESO, Rob Ivison, współautor publikacji.
