Komunikat prasowy

Galaktyki rosną łagodnie

13 października 2010

Najnowsze obserwacje z Bardzo Dużego Teleskopu VLT po raz pierwszy dostarczyły bezpośredniego dowodu na to, że młode galaktyki mogą rosnąć przez wysysanie chłodnego gazu dookoła siebie i używanie go jako paliwa do formowania wielu nowych gwiazd. W ciągu pierwszych kilku miliardów lat po Wielkim Wybuchu masa typowej galaktyki dramatycznie się zwiększyła, a zrozumienie dlaczego to nastąpiło jest jednym z najgorętszych problemów współczesnej astrofizyki. Wyniki badań zostaną opublikowane w Nature w wydaniu z 14 października.

Pierwsze galaktyki uformowały się zanim Wszechświat miał mniej niż milliard lat i były znacznie mniejsze niż olbrzymie systemy, które obserwujemy dzisiaj – łącznie z Drogą Mleczną. W jakiś sposób średni rozmiar galaktyki zwiększył się wraz z ewolucją Wszechświata. Galaktyki często zderzają się, a potem łączą ze sobą, tworząc większe systemy. Proces ten jest z pewnością ważnym czynnikiem wzrostu. Jednak dodatkowo zaproponowano łagodniejszą drogę.

Europejski zespół astronomów użył Bardzo Dużego Teleskopu należącego do ESO do przetestowania zdecydowanie odmiennej koncepcji, mówiącej, że młode galaktyki mogą rosnąć poprzez wysysanie chłodnych strumieni gazu wodorowego i helowego, który wypełniał wczesny Wszechświat i z tego pierwotnego materiału formować nowe gwiazdy. Tak jak firma może zwiększać się albo poprzez łączenie się z innymi firmami, albo przez zatrudnianie większej liczby pracowników, młode galaktyki być może mogą rosnąć na dwa odmienne sposoby – poprzez łączenie z innymi galaktykami lub poprzez akrecję materiału.

Kierujący zespołem Giovanni Cresci (Osservatorio Astrofisico di Arcetri) mówi: „Nowe wyniki z VLT to pierwszy bezpośredni dowód, że akrecja pierwotnego gazu naprawdę miała miejsce oraz że była wystarczająca do napędzania żywych procesów gwiazdotwórczych i wzrostu masywnych galaktyk w młodym Wszechświecie”. Odkrycie będzie mieć wielki wpływ na nasze zrozumienie ewolucji Wszechświata od Wielkiego Wybuchu do dzisiaj. Teorie formowania się i ewolucji galaktyk być może będą musiały zostać opracowane na nowo.

Grupa zaczęła od wybrania trzech bardzo odległych galaktyk, aby sprawdzić czy mogą znaleźć dowód na przepływ pierwotnego gazu z otaczającej przestrzeni i powiązane procesy formowania się nowych gwiazd. Bardzo starannie , aby mieć pewność, że próbka galaktyk nie została zakłócona poprzez interakcje z innymi galaktykami. Wybrane galaktyki były bardzo regularne, z płynnie rotującymi dyskami, podobne do Drogi Mlecznej. Widać je było dwa miliardy lat po Wielkim Wybuchu (redshift około trzech).

W galaktykach we współczesnym Wszechświecie ciężkie pierwiastki [1] w większej obfitości występują blisko centrum. Ale gdy zespół Cresciego wykonał mapę wybranych odległych galaktyk za pomocą spektrografu SINFONI na VLT [2], naukowcy z podekscytowaniem stwierdzili, że we wszystkich trzech przypadkach blisko centrum występuje fragment galaktyki z mniejszą ilością ciężkich pierwiastków, ale zawierający gwałtownie formujące się gwiazdy. Sugeruje to, że materiał zasilający formowanie się gwiazd pochodzi z otaczającego pierwotnego gazu, który jest ubogi w ciężkie pierwiastki. Ta poszlaka dostarcza najlepszego jak do tej pory dowodu, że młode galaktyki akreują pierwotny gaz i używają go do formowania nowych generacji gwiazd.

Cresci konkluduje: „Nasze badania były możliwe tylko dzięki niesamowitej wydajności instrumentu SINFONI na VLT. Otworzył on nowe okno do badania własności chemicznych bardzo odległych galaktyk. SINFONI dostarcza informacji nie tylko o w dwóch wymiarach przestrzennych, ale także w trzecim, widmowym wymiarze, co pozwala nam zobaczyć wewnętrzne ruchy w środku galaktyk i analizować skład chemiczny gazu międzygwiazdowego.”

Uwagi

[1] Gaz wypełniający wczesny Wszechświat składał się prawie w całości z wodoru I helu. Pierwsze generacje gwiazd przetworzyły ten pierwotny materiał i poprzez reakcje termojądrowe stworzyły cięższe pierwiastki, takie jak tlen, azot i węgiel. Gdy materiał ten był konsekwentnie zwracany z powrotem w przestrzeń kosmiczną poprzez intensywne wiatry z młodych masywnych gwiazd i wybuchy supernowych, ilość ciężkich pierwiastków w galaktykach stopniowo rosła. Astronomowie określają pierwiastki inne niż wodór i hel jako „ciężkie pierwiastki”.

[2] Poprzez podział słabego światła pochodzącego od galaktyki na składowe kolory za pomocą potężnych teleskopów i spektrografów astronomowie mogą identyfikować odciski palców różnych związków chemicznych w odległych galaktykach i mierzyć ilość występujących w nich ciężkich pierwiastków. Za pomocą instrumentu SINFONI na teleskopie VLT astronomowie mogą pójść jeszcze dalej i rozdzielić widmo dla każdej części obiektu. Pozwala to na wykonywanie map pokazujących ilość ciężkich pierwiastków obecnych w różnych częściach galaktyki, a także ustalić gdzie w galaktyce zachodzą gwałtowne procesy gwiazdotwórcze.

Więcej informacji

Opisane badania zostały zaprezentowane w artykule Gas accretion in distant galaxies as the origin of chemical abundance gradients, autorzy Cresci i in., który ukaże się w Nature w dniu 14 października 2010 r.

Skład zespołu naukowców: G. Cresci (Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Włochy), F. Mannucci (Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Włochy), R. Maiolino (INAF, Osservatorio Astronomico di Roma, Włochy), A. Marconi (Universitá di Firenze, Włochy), A. Gnerucci (Universitá di Firenze, Włochy) oraz L. Magrini (Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Włochy).

ESO, Europejskie Obserwatorium Południowe, jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Należy do niego 14 krajów: Austria, Belgia, 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 teleskop VISTA, największy na świecie instrument do przeglądów nieba. ESO jest europejskim partnerem dla rewolucyjnego teleskopu ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. ESO planuje obecnie 42-metrowy Ekstremalnie Wielki Teleskop Europejski (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope - E-ELT), który stanie się “największym okiem świata na niebo”.

Linki

• Publikacja naukowa w "Nature"

Kontakt

Giovanni Cresci
Osservatorio Astrofisico di Arcetri
Italy
Tel.: +39 055 275 2230
Tel. kom.: +39 335 680 3756
E-mail: gcresci@arcetri.astro.it

Douglas Pierce-Price
ESO
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6759
E-mail: dpiercep@eso.org

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT and Survey telescopes Public Information Officer
Garching, Germany
Tel.: +49 89 3200 6655
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