ALMA zbadała pochodzenie galaktyk z dyskami

30 zderzających się galaktyk zarejestrowanych przez sieć radioteleskopów ALMA. Kontury wskazują na intensywność sygnału od tlenku węgla, natomiast kolorami oznaczono ruchy gazu (czerwony ot gaz oddalający się od nas, a niebieski - zbliżający się).
ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/SMA/CARMA/IRAM/J. Ueda et al.

Od dziesięcioleci naukowcy wierzyli, że zderzenia galaktyk (galaktyczne mergery) skutkują zazwyczaj wytworzeniem galaktyk eliptycznych. Ale teraz badacze korzystające z ALMA i innych radioteleskopów po raz pierwszy znaleźli bezpośredni dowód na to, że w ten sposób mogą powstawać także galaktyki z dyskami i że proces ten jest całkiem powszechny. Zaskakujący rezultat może stanowić wyjaśnienie dlaczego w kosmosie istnieje tak wiele galaktyk spiralnych podobnych do Drogi Mlecznej.

Międzynarodowy zespół badawczy, którym kierował Junko Ueda, pracujący na stażu po doktoracie w Japońskim Towarzystwie Promocji Nauki, dokonał zaskakujących obserwacji, że większość kolizji galaktyk w pobliskim Wszechświecie – w odległości 40-600 milionów lat świetlnych od Ziemi – daje w efekcie tzw. galaktyki z dyskami. Galaktyki posiadające dyski, w tym galaktyki spiralne takie jak Droga Mleczna oraz galaktyki soczewkowate, są w dużym stopniu zdefiniowane przez obszary gazu i pyłu o kształcie naleśnika i znacznie różnią się od kategorii galaktyk eliptycznych.

Od jakiego czasu powszechnie akceptowano, że zderzenia galaktyk dyskowych mogą prowadzić do powstania galaktyk o kształcie eliptycznym. Podczas gwałtownych interakcji galaktyki nie tylko zyskują masę, albo nawzajem się „kanibalizują”, ale także zmieniają kształt w kosmicznej skali czasu, a więc także i swój typ.

Symulacje komputerowe z lat 70. ubiegłego wieku przewidywały, że mergery pomiędzy dwoma porównywalnymi galaktykami dyskowymi skutkują powstanie galaktyki eliptycznej. Symulacje przewidywały, że większość współczesnych galaktyk jest eliptyczna, co było sprzeczne z obserwacjami, iż ponad 70% galaktyk to galaktyki dyskowe. Jednak bardziej współczesne symulacje sugerowały, że kolizje mogą powodować także powstawanie galaktyk dyskowych.

Aby obserwacyjnie zidentyfikować końcowy kształt galaktyk po zderzeniu, grupa badaczy przeanalizowała rozmieszczenie gazu w 37 galaktykach będących w końcowych fazach zderzeń. Do obserwacji emisji  tlenku węgla (CO) jako wskaźnika gazu molekularnego wykorzystano sieć ALMA (Atacama Large Millimeter/sub-millimeter Array) i kilka innych radioteleskopów [1].

Badania są największymi tego typu analizami gazu molekularnego w galaktykach i dostarczyły unikalnego wglądu w sposób w jaki mogła powstać Droga Mleczna. Okazało się, że większość z galaktycznych mergerów wykazuje obszary gazu molekularnego o kształcie naleśnika, a więc tworzą się w nich galaktyki dyskowe. Ueda wyjaśnia: „Po raz pierwszy mamy dowód obserwacyjny, że zderzenia galaktyk mogą prowadzić do powstania galaktyk dyskowych. To duży i nieoczekiwany krok w kierunku zrozumienia zagadki narodzin galaktyk dyskowych.”

Niemniej jednak nadal jest sporo do odkrycia. Ueda dodał: „Musimy zacząć skupiać się na powstawaniu gwiazd w dyskach gazowych. Następnie trzeba spojrzeć w odleglejszy Wszechświat. Wiemy, że większość galaktyk w odległym Wszechświecie także posiada dyski. Ale nie wiem czy za to są także odpowiedzialne zderzenia galaktyk, czy też powstały poprzez stopniowy spadek zimnego gazu na galaktykę. Być może odkryliśmy ogólny mechanizm, który ma zastosowanie w całej historii Wszechświata.”

Uwagi

[1] Dane uzyskano radioteleskopami: ALMA; Combined Array for Research in Millimeter-wave Astronomy - sieć pracująca na falach milimetrowych, złożona z 23 anten parabolicznych w Kalifornii; Submillimeter Array – sieć submilimetrowa złożona z ośmiu anten parabolicznych na Mauna Kea na Hawajach; Plateau de Bure Interferometer; NAOJ Nobeyama Radio Observatory – radioteleskop 45-metrowy; amerykańskie National Radio Astronomy Observatory – radioteleskop 12-metrowy; amerykańskie Five College Radio Astronomy Observatory – radioteleskop 14-metrowy; IRAM – radioteleskop 30-metrowy oraz dodatkowo Swedish-ESO Submillimeter Telescope.

Więcej informacji

Międzynarodowy kompleks astronomiczny ALMA działa w ramach partnerstwa pomiędzy Europą, Ameryką Północną i Azją Wschodnią, we współpracy z Chile. ALMA jest finansowana w Europie przez Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO), w Ameryce Północnej przez U.S. National Science Foundation (NSF), we współpracy z National Research Council of Canada (NRC) oraz National Science Council of Tajwan (NSC), a w Azji Wschodniej przez National Institutes of Natural Sciences (NINS) of Japan, we współpracy z Academia Sinica (AS) in Taiwan. Konstrukcja i użytkowanie ALMA w imieniu Europy jest kierowane przez ESO, w imieniu Ameryki Północnej przez National Radio Astronomy Observatory (NRAO), zarządzane przez Associated Universities, Inc. (AUI), a w imieniu Azji Wschodniej przez National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). Joint ALMA Observatory (JAO) umożliwia wspólne kierowanie i zarządzanie konstrukcją, testowaniem i użytkowaniem ALMA.

Wyniki obserwacji opublikowano w The Astrophysical Journal Supplement (sierpień 2014) jako Ueda et al. "Cold Molecular Gas in Merger Remnants. I. Formation of Molecular Gas Discs".

Skład zespołu badawczego: Junko Ueda (JSPS postdoctoral fellow/National Astronomical Observatory of Japan [NAOJ]), Daisuke Iono (NAOJ/The Graduate University for Advanced Studies [SOKENDAI]), Min S. Yun (The University of Massachusetts), Alison F. Crocker (The University of Toledo), Desika Narayanan (Haverford College), Shinya Komugi (Kogakuin University/ NAOJ), Daniel Espada (NAOJ/SOKENDAI/Joint ALMA Observatory), Bunyo Hatsukade (NAOJ), Hiroyuki Kaneko (University of Tsukuba), Yoichi Tamura (The University of Tokyo), David J. Wilner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), Ryohei Kawabe (NAOJ/ SOKENDAI/The University of Tokyo) oraz Hsi-An Pan (Hokkaido University/SOKENDAI/NAOJ)

Źródło: ESO | Tłumaczenie: Krzysztof Czart

Liczba odsłon: 1405