Gasnąca galaktyka. Zaobserwowano, jak traci gwiazdotwórczy potencjał

Dzięki Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) astronomowie dostrzegli galaktykę wyrzucającą strumień materii obejmujący prawie połowę jej gwiazdotwórczego gazu. Dzieje się to w zaskakującym tempie - odpowiadającym 10 000 mas Słońca rocznie. Można by rzec, że galaktyka gwałtownie traci swoje "paliwo" do tworzenia nowych gwiazd. Badacze przypuszczają, że to spektakularne wydarzenie zostało zainicjowane przez kolizję z inną galaktyką. Odkrycie może prowadzić do refleksji nad teorią opisującą sposób, w jaki galaktyki przestają powoływać do życia nowe gwiazdy.

Naukowcy kierujący badaniami przyznają, że to pierwszy raz, gdy zaobserwowano typową masywną galaktykę gwiazdotwórczą w odległym Wszechświecie będącą blisko utraty swojego kreacyjnego potencjału. Jak wskazuje kierująca badaniami Annagrazia Puglisi z Durham University w Wielkiej Brytanii i Saclay Nuclear Research Centre (CEA-Saclay) we Francji, zjawisko następuje w sposób wyjątkowo dynamiczny "z powodu masywnego wyrzutu zimnego gazu”.

Galaktyka ta, oznaczona jako ID2299, jest na tyle odległa, że jej światło potrzebuje 9 miliardów lat, aby do nas dotrzeć, widzimy ją w stanie, gdy Wszechświat miał 4,5 miliarda lat. Wyrzut materii następujący w tempie odpowiadającym 10 000 masom Słońca rocznie usuwa aż 46% całkowitej masy zimnego gazu z układu ID2299. Ponieważ jednocześnie galaktyka tworzy gwiazdy bardzo dynamicznie, setki razy szybciej niż nasza Droga Mleczna, pozostały gaz zostanie szybko skonsumowany, prowadząc ID2299 do oczekiwanego "wyczerpania" w zaledwie kilkadziesiąt milionów lat.

Zespół podejrzewa, że wydarzeniem odpowiedzialnym za tak spektakularną utratę gazu, jest kolizja pomiędzy dwoma galaktykami, które połączyły się, formując ID2299. Wskazówką, która podsunęła naukowcom ten scenariusz jest wyraźny strumień wydobywającej się materii (skupisk swobodnego gazu, a nawet całych gwiazd), zwany „ogonem pływowym”. Ogony pływowe rozciągają się w przestrzeń międzygwiazdową w wyniku połączenia dwóch galaktyk. Zwykle są zbyt słabe, aby zobaczyć je w odległych częściach Wszechświata, jednak badaczom udało się zaobserwować względnie jasną emisję w chwili jej zaistnienia.

Większość astronomów sądzi, że wiatry generowane przez powstawanie gwiazd i aktywność czarnych dziur w centrach masywnych galaktyk są odpowiedzialne za wyrzucanie materiału gwiazdotwórczego w przestrzeń kosmiczną, kończąc zdolność galaktyk do wytwarzania nowych gwiazd. Jednak nowe badanie opublikowane właśnie w Nature Astronomy sugeruje, że połączenia galaktyk (ang. merger) również mogą być odpowiedzialne za wyrzucanie gwiazdotwórczego materiału w kosmos.

„Nasze badanie sugeruje, że wyrzuty gazu mogą być wywoływane przez złączenie i że wiatry oraz ogony pływowe mogą wyglądać bardzo podobnie” - mówi współautor Emanuele Daddi z CEA-Saclay. Z tego powodu niektóre grupy badawcze, które wcześniej identyfikowały wiatry międzygalaktyczne z odległych rejonów Wszechświata, w rzeczywistości mogły obserwować ogony pływowe wyrzucające gaz. Jak przyznają badacze, ustalenie to może prowadzić nas do zrewidowania wiedzy na temat tego, jak gasną galaktyki.

Całe zaskakujące odkrycie zostało dokonane właściwie przypadkiem - gdy zespół analizował przegląd galaktyk wykonany przez ALMA, przeznaczony do badań własności zimnego gazu w ponad 100 dalekich galaktykach. ID2299 była obserwowana przez ALMA zaledwie przez kilka minut, ale potężne obserwatorium, zlokalizowane w północnym Chile, pozwoliło naukowcom zebrać wystarczającą ilość danych, aby wykryć galaktykę i wyrzucany przez nią ogon. „ALMA rzuciła nowe światło na mechanizmy, które mogą zatrzymać formowanie gwiazd w odległych galaktykach. Bycie świadkiem tak wielkiego zakłócenia dodaje ważny element do skomplikowanej układanki galaktycznej ewolucji” - komentuje Chiara Circosta, badaczka na University College London w Wielkiej Brytania, która również uczestniczyła w pracach.

W przyszłości zespół może wykorzystać ALMA do wykonania dla tej galaktyki głębszych obserwacji w większej rozdzielczości, co powinno pozwolić lepiej zrozumieć dynamikę wyrzucanego gazu. Obserwacje przy pomocy przyszłego Ekstremalnie Wielkiego Teleskopu, budowanego przez Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO), również mogą pomóc w analizie związków pomiędzy gwiazdami i gazem w ID2299, rzucając nowe światło na to, w jaki sposób ewoluują galaktyki.

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 państw 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 odbywają się poprzez ESO w imieniu partycypujących członków. Joint ALMA Observatory (JAO) umożliwia zunifikowane kierowanie i zarządzanie budową, testowaniem i działaniem ALMA.

Źródło: Europejskie Obserwatorium Południowe