Wyraziste obrazy galaktyk na nowych ekspozycjach. Wkład obserwatoriów VLT i ALMA

Astronomowie wiedzą od dłuższego czasu, że gwiazdy powstają w obłokach skupionego gazu, nadal jednak tajemnicą pozostaje specyfika wielu zjawisk związanych z przebiegiem procesu gwiazdotwórczego w relacji do budowy samych galaktyk. Aby odkryć panujące tutaj zależności, zespół naukowców pracujących na zróżnicowanych teleskopach naziemnych i kosmicznych obserwował różne pobliskie galaktyki, skanując ich poszczególne rejony wykazujące aktywność gwiazdotwórczą.

„Po raz pierwszy rozdzielamy indywidualne jednostki formowania się gwiazd w szerokim zakresie miejsc i środowiska w próbce, która reprezentuje różne typy galaktyk” - wskazał Eric Emsellem, astronom ESO kierujący w Niemczech obserwacjami z wykorzystaniem VLT, które zostały przeprowadzone w ramach projektu Physics at High Angular resolution in Nearby GalaxieS (PHANGS). „Możemy bezpośrednio obserwować gaz, który daje życie gwiazdom, widzimy także młode gwiazdy i jesteśmy świadkami ich ewolucji przez różne fazy” - dodał.

Emsellem (pracujący także na Uniwersytecie w Lyonie, we Francji) i jego zespół opublikowali najnowszy zestaw galaktycznych skanów uzyskany przy pomocy instrumentu Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) na teleskopie VLT, działającym na pustyni Atakama w Chile. Badacze wykorzystali MUSE do śledzenia nowo narodzonych gwiazd i rozgrzanego gazu wokół nich.

Nowe zdjęcia MUSE zostały dodatkowo połączone z obserwacjami tych samych galaktyk przy pomocy ALMA opublikowanymi wcześniej w tym roku. ALMA, która również znajduje się w Chile, jest szczególnie dobrze dostosowana do wykonywania map obłoków zimnego gazu – obszarów galaktyk, które dostarczają surowego materiału, z którego formują się gwiazdy.

Łącząc dane z MUSE i ALMA, astronomowie mogą sprawdzać galaktyczne rejony, w których zachodzą procesy gwiazdotwórcze, w porównaniu do tego, gdzie spodziewane jest ich występowanie, aby lepiej zrozumieć co pobudza, przyspiesza i podtrzymuje narodziny nowych gwiazd. Uzyskane w efekcie zdjęcia pokazują spektakularny kolorowy widok gwiezdnych żłobków w pobliskich galaktykach. „Jest wiele zagadek, które chcielibyśmy odkryć - czy gwiazdy częściej rodzą się w specyficznych rejonach swoich galaktyk – a jeśli tak, do dlaczego? A po narodzeniu jak ich ewolucja wpływa na formowanie się nowych generacji gwiazd?” - zaznacza Kathryn Kreckel z University of Heidelberg w Niemczech, należące do zespołu PHANGS.

Astronomowie liczą, że będą teraz w stanie odpowiedzieć na zasygnalizowane wyżej pytania - dzięki zasobom danych z MUSE i ALMA, które uzyskał zespół PHANGS. MUSE pozwala rozeznać widma – „kody paskowe” odzwierciedlające rodzaj i charakter rozłożenia materii w obserwowanych strukturach Wszechświata, które emitują lub przesłaniają światło dochodzące do nas z przestrzeni kosmicznej. Astronomowie badają je, aby ujawnić własności i naturę tych kosmicznych obiektów.

W projekcie PHANGS instrument MUSE zaobserwował 30 000 mgławic i zebrał około 15 milionów zapisów widm różnych galaktycznych rejonów. Dodatkowo, obserwacje ALMA pozwoliły astronomom na wykonanie map także ok. 100 000 obszarów zimnego gazu w 90 pobliskich galaktykach, tworząc wyraźny atlas gwiezdnych "żłobków" w bliskim Wszechświecie.

Oprócz ALMA i MUSE, projekt PHANGS zawiera również obserwacje z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a należącego do NASA/ESA. Różne obserwatoria zostały wybrane, aby pozwolić zespołowi na skanowanie galaktycznego sąsiedztwa Drogi Mlecznej na różnych długościach fali (zakres widzialny, bliskiej podczerwieni i radiowy), w każdym z zakresów ujawniając inne części obserwowanych galaktyk. „Połączenie tych danych pozwala nam na zbadanie różnorodnych stadiów gwiezdnych narodzin – od formowania się gwiezdnych żłobków do samego początku procesów gwiazdotwórczych oraz końcowej destrukcji żłobków przez nowo narodzone gwiazdy – w dokładniejszych szczegółach niż jest to możliwe przy wykorzystaniu indywidualnych obserwacji" - wyjaśnia Francesco Belfiore z INAF-Arcetri we Florencji (Włochy), członek zespołu PHANG.

Praca projektu PHANGS ma być niebawem uzupełniania przez nadchodzące nowe teleskopy i instrumenty, takie jak James Webb Space Telescope, budowany przez NASA. Uzyskane w ten sposób dane będą stanowić też fundamenty pod wykonywanie obserwacji Ekstremalnie Wielkim Teleskopem (ELT), szykowanym przez ESO. ELT zacznie działanie pod koniec tej dekady i będzie w stanie spojrzeć jeszcze bardziej szczegółowo na strukturę gwiezdnych żłobków.

„Na ile cudowny by nie był projekt PHANGS, rozdzielczość map, które tworzymy, jest zaledwie wystarczająca do zidentyfikowania i rozdzielenia indywidualnych obłoków gwiazdotwórczych, ale nie dostatecznie dobra do dokładnego wypatrzenia, co dzieje się wewnątrz nich” - wskazuje Eva Schinnerer, kierowniczka grupy badawczej w Max Planck Institute for Astronomy w Niemczech, a także kierująca projektem PHANGS. „Nowe wysiłku obserwacyjne naszego zespołu i innych grup przesuwają granice na tym obszarze, czekają więc nas dekady ciekawych odkryć” - przewiduje Schinnerer.

Źródło: Europejskie Obserwatorium Południowe