Galaktyczne stada: nowa wizja różnorodności galaktyk

Gemini Legacy image - zdjęcie grupy galaktyk VV 166 wykonane przy użyciu narzędzia Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS) zainstalowanego na teleskopie Gemini North (Mauna Kea, Hawaje). Północ jest tutaj na górze, a wschód - po lewej stronie. Pole ma rozmiar 5.2 x 5.2 minut łuku. Źródło: Gemini Observatory/AURA/Travis Rector

Nowa fotografia przedstawiająca grupowanie się galaktyk w gromadzie VV 166 pozwala astronomom lepiej zbadać grupy galaktyk o różnych typach morfologicznych.

Grupy galaktyk są najbardziej rozpoznawalnymi strukturami w pobliskim nam Wszechświecie. Są one także ważnymi dla naukowców laboratoriami, dzięki któremu dowiadują się oni, jak galaktyki powstają i rozwijają się - także te z nich, które leżą poza naszą Grupą Lokalną, obejmującą Drogę Mleczną i Galaktyka Andromedy. Analizowanie cech takich pozagalaktycznych "stad galaktyk" może pomóc nam w lepszym zrozumieniu wielkoskalowej struktury Wszechświata.

Dynamika stad
W przeciwieństwie do stad zwierząt, które są w ogólności po prostu gromadami osobników tego samego gatunku, przebywających i podróżujących razem, większość galaktyk podróżuje w przestrzeni kosmicznej w formie większych lub mniejszych asocjacji składających się z wielu galaktyk różnych typów, kształtów i rozmiarów. Galaktyki grupują się odmiennie w zależności od swojego rozmiaru, obfitości członków gromady, oraz struktury wewnętrznej. Jeszcze inne różnice mogą dotyczyć wieku członków asocjacji. Pewne grupy składają się głównie z bardzo starych gwiazd, podczas gdy inne - w większości z obiektów młodych. To wszystko rodzi jednak istotne pytania: czy wszystkie galaktyki w grupach mają to samo pochodzenie? A może tylko stają się do siebie podobne z czasem? I czy grupy galaktyk zbierają na swej drodze "odmieńców" i włączają je do swych stad?

Badanie wnętrz grup galaktyk
Nowe zdjęcie grupujących się galaktyk o nazwie V 166, wykonane przez Teleskop Gemini, umożliwia naukowcom określenie różnych typów morfologicznych w obrębie grupy. To naprawdę doniosłe osiągnięcie biorąc pod uwagę naszą ogromną odległość do tej grupy, wynoszącą około 300 milionów lat świetlnych (30 razy dalej niż najbliższa grupa w sąsiedztwie Grupy Lokalnej. Jedną z jej najciekawszych cech jest ponadto perfekcyjne ustawienie trzech różnych znajdujących się w niej galaktyk - w dokładnym trójkącie równobocznym: niebieska galaktyka spiralna NGC-70 znajduje się tu na samej górze, eliptyczna NGC 68 jest na dole po prawej, a soczewkowata NGC - u dołu, po lewej.

Błękitna spirala NGC 70 wygląda nieco jak słoń między lwami. Ta masywna galaktyka robi wrażenie, bowiem rozciąga się na aż 180 000 lat świetlnych, czyli na prawie dwukrotność średnicy naszej Drogi Mlecznej. Jej ramiona spiralne wydają się błękitne, bowiem ich skład zdominowany jest przez aktywne obszary formowania się gwiazd i młode, gorące gwiazdy na początkowych stadiach ewolucji. Z kolei w jej zgrubieniu centralnym widzimy dużo światła żółtego i czerwonego, pochodzącego w większości od starszych olbrzymów i nadolbrzymów. Wyraźne jądro galaktyki świadczy o tym, że w jej centrum zachodzą energetyczne procesy związane z obecnością masywnej czarnej dziury.

W przeciwieństwie do niej eliptyczna galaktyka NGC 68 jest dużo starsza. Ma mniej więcej połowę średnicy błękitnej spirali i zawiera dużo mniejsze ilości gazu i pyłu. Jej formacja gwiazdowa jest niemalże w zaniku, podobnie jak ślady wcześniejszej potencjalnej struktury spiralnej. Ma ona żółty odcień, co wskazuje na dużą zawartość starszych gwiazd. Galaktyka leży o 20 milionów lat świetlnych bliżej nas niż NGC 70. Niektórzy naukowcy spekulują, że mogła ona wejść w skład gromady przez przypadek.

Choć galaktyka NGC 71 bardzo przypomina NGC 68, w rzeczywistości jest ona galaktyką soczewkowatą widzianą zupełnie z góry - "face on", przez co nieco przypomina nam sferę. Galaktyki tego rodzaju są bardzo tajemniczymi obiektami, ponieważ nie do końca pasują do znanych nam klasyfikacji: mają centralne zgrubienia i dyski tak jak galaktyki spiralne, ale nie mają też ramion spiralnych, przez co są podobne do galaktyk eliptycznych. Jest bardzo możliwe, że galaktyki takie jak NGC 71 były niegdyś spiralami, ale z czasem skonsumowały lub w inny sposób utraciły duże ilości swojej materii międzygwiazdowej, na przykład na skutek interakcji z innymi pobliskimi galaktykami.

Możliwe dowody na taki właśnie scenariusz widoczny jest na omawianym zdjęciu. Po uważnym przyjrzeniu się widać, że błękitne ramiona spiralne leżące pomiędzy NGC 68 i NGC 71 są lekko zaburzone i odkształcone, co wskazuje na obecność oddziaływań pływowych z co najmniej jedną z tych galaktyk. Odbywają się one wraz z ruchem grupy galaktyk jako całości, która porusza się z prędkością około 6 500 kilometrów na sekundę. Na zdjęciu widać także wyraźnie rozmywanie się blasku gwiazd wokół galaktyk eliptycznej i soczewkowatej. Często najjaśniejsza galaktyka gromady posiada niezwykle rozproszoną i rozległą otoczkę (halo).

Tuż pod tym wielkim trójkątem znajduje się jeszcze czwarty pod względem jasności członek gromady - galaktyka spiralna z poprzeczką NGC 72. Jasna poprzeczka wydaje się dzielić na pół jej jądro. Pełne pyłu ramiona spiralne wychodzą z jej obu końców i tworzą wyraźny pierścień wokół jądra. Droga Mleczna posiada podobną część poprzeczki, która rozciąga się na niemal 30 000 lat świetlnych, a także podobny pierścień. Są jednak też dowody na to, że nasza Galaktyka to typowa spirala z bardziej okazałymi i licznymi ramionami.

Pomimo pozornej różnorodności typów galaktyk VV 166 jej zaobserwowane proporcje obiektów o różnej morfologii mogą stanowić reprezentatywną próbkę wielu różnych galaktyk w całym Wszechświecie. Możliwe jest, że niektórzy członkowie VV 166 mogli osiągnąć swe duże rozmiary na drodze konsumowania mniejszych galaktyk. A może, tak jak w niektórych przypadkach stad zwierząt, grupy galaktyk mogą się łączyć poprzez inne "gatunki" - czasem biernie, a czasem bardziej gwałtownie? Pomogłoby to wyjaśnić obserwowane mieszanie się różnych typów morfologicznych w obrębie tych grup.

W jeszcze większej skali kosmologicznej galaktyki zdają się grupować niczym koraliki - w formie długich, włóknistych struktur, które tworzą szkielet Wszechświata. Włókna te są zbudowane z pojedynczych galaktyk, ich grup, zespołów i supergromad. Wraz z upływem czasu pojedyncze galaktyki może łączyć się z grupami, które same będą z kolei łączyć się z innymi grupami w większe gromady. Zatem podobnie jak królestwo zwierząt Kosmos wyraźnie wykazuje uporządkowaną hierarchię.

Liczba odsłon: 1320