Komunikat prasowy

ALMA uchwyciła odległą galaktykę w trakcie kolizji, która wymiera, gdyż traci zdolność tworzenia gwiazd

11 stycznia 2021

Galaktyki zaczynają “umierać”, gdy przestają formować gwiazdy. Jednak do tej pory astronomowie nigdy nie dostrzegli wyraźnie momentu rozpoczęcia tego procesu w odległej galaktyce. Dzięki Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), w której Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) jest partnerem, astronomowie dostrzegli galaktykę wyrzucającą prawie połowę swojego gwiazdotwórczego gazu. Dzieje się to w zaskakującym tempie odpowiadającym 10 000 mas Słońca rocznie — galaktyka gwałtownie traci swoje paliwo do tworzenia nowych gwiazd. Badacze przypuszczają, że to spektakularne wydarzenie zostało zainicjowane przez kolizję z inną galaktyką, co może prowadzić do przemyślenia teorii na temat tego, w jaki sposób galaktyki przestają powoływać do życia nowe gwiazdy.

„Po raz pierwszy zaobserwowaliśmy typową masywną galaktykę gwiazdotwórczą w odległym Wszechświecie będącą blisko ‘śmierci’ z powodu masywnego wyrzutu zimnego gazu” mówi Annagrazia Puglisi z Durham University w Wielkiej Brytanii i Saclay Nuclear Research Centre (CEA-Saclay) we Francji, kierująca nowymi badaniami. 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 gazu następuje w tempie odpowiadającym 10 000 masom Słońca rocznie i usuwa aż 46% całkowitej masy zimnego gazu z ID2299. Ponieważ jednocześnie galaktyka tworzy gwiazdy bardzo gwałtownie, setki razy szybciej niż nasza Droga Mleczna, pozostały gaz zostanie szybko skonsumowany, „wyłączając” ID2299 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 powiązanie wyrzucanego gazu z „ogonem pływowym”. Ogony pływowe to wydłużone strumienie gwiazd i gazu rozciągające się w przestrzeń międzygwiazdową, które są wynikiem połączenia dwóch galaktyk. Zwykle są zbyt słabe, aby zobaczyć je w odległych galaktykach. Jednak badaczom udało się zaobserwować względnie jasną „cechę” w chwili, gdy zaczęła swoją podróż w kosmos, a następnie zidentyfikować ją jako ogon pływowy.

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 dzisiaj w Nature Astronomy sugeruje, że połączenia galaktyk (merdżery) również mogą być odpowiedzialne za wyrzucanie paliwa gwiazdotwórczego w kosmos.

„Nasze badanie sugeruje, że wyrzuty gazu mogą być wywoływane przez merdżery 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 z odległych galaktyk, w rzeczywistości mogły obserwować ogony pływowe wyrzucające gaz. „Może to doprowadzić nas do zrewidowania naszej wiedzy na temat tego, jak ‘umierają’ galaktyki” mówi Daddi.

Puglisi jest zgodna odnośnie znaczenia odkrycia, mówiąc: „Byłam podekscytowana odkryciem tak wyjątkowej galaktyki! Chciałam dowiedzieć się więcej na temat tego dziwnego obiektu, ponieważ byłam przekonana, że czeka w niej na nas ważne lekcja na temat ewolucji odległych galaktyk.”

To zaskakujące odkrycie zostało dokonane przypadkiem podczas, 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” mówi Chiara Circosta, badaczka na University College London w Wielkiej Brytania, która również wniosła wkład w badania.

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 ESO, również mogą pomóc w analizie związków pomiędzy gwiazdami i gazem w ID2299, rzucając nowe światło na to, w jaki sposób ewoluują galaktyki.

Więcej informacji

Wyniki badań przedstawiono w artykule pt. „A titanic interstellar medium ejection from a massive starburst galaxy at z=1.4”, który ukaże się w Nature Astronomy (doi: 10.1038/s41550-020-01268-x).

Skład zespołu badawczego: A. Puglisi (Centre for Extragalactic Astronomy, Durham University, Wielka Brytania i CEA, IRFU, DAp, AIM, Université Paris-Saclay, Université Paris Diderot, Sorbonne Paris Cité, CNRS, Francja [CEA]), E. Daddi (CEA), M. Brusa (Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Bologna, Włochy i INAF-Osservatorio Astronomico di Bologna, Włochy), F. Bournaud (CEA), J. Fensch (Univ. Lyon, ENS de Lyon, Univ. Lyon 1, CNRS, Centre de Recherche Astrophysique de Lyon, Francja), D. Liu (Max Planck Institute for Astronomy, Niemcy), I. Delvecchio (CEA), A. Calabrò (INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, Włochy), C. Circosta (Department of Physics & Astronomy, University College London, Wielka Brytania), F. Valentino (Cosmic Dawn Center at the Niels Bohr Institute, University of Copenhagen and DTU-Space, Technical University of Denmark, Dania), M. Perna (Centro de Astrobiología (CAB, CSIC–INTA), Departamento de Astrofísica, Hiszpania i INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Włochy), S. Jin (Instituto de Astrofísica de Canarias and Universidad de La Laguna, Dpto. Astrofísica, Spain), A. Enia (Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Padova, Włochy [Padova]), C. Mancini (Padova) i G. Rodighiero (Padova and INAF-Osservatorio Astronomico di Padova, Włochy).

ESO jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Ma 16 krajów członkowskich: Austria, Belgia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Irlandia, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy, dodatkowo Chile jest kraje gospodarzem, a Australia (IA/FCUL) strategicznym partnerem. 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”. 

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.

Linki

• Publikacja naukowa
• Zdjęcia ALMA
• Dla naukowców: masz ciekawą historię? Zgłoś swoje badania

Kontakt

Annagrazia Puglisi
Centre for Extragalactic Astronomy, Durham University
Durham, United Kingdom
E-mail: annagrazia.puglisi@durham.ac.uk

Emanuele Daddi
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Saclay, France
E-mail: edaddi@cea.fr

Chiara Circosta
Department of Physics & Astronomy, University College London
London, UK
E-mail: c.circosta@ucl.ac.uk

Bárbara Ferreira
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6670
Tel. kom.: +49 151 241 664 00
E-mail: pio@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