LOFAR odkrywa atomy węgla poza Drogą Mleczną

Na zdjęciach: galaktyka „starburst” M82, porównanie wielkości atomów węgla, i zaobserwowana linia widmowa.

Źródło: NASA/ESA/The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Międzynarodowy zespół astronomów pod kierownictwem Leah Morabito z Obserwatorium w Lejdzie po raz pierwszy w historii dowiódł występowania największych atomów węgla poza naszą Drogą Mleczną. Posłużył im do tego nowoczesny interferometr radiowy LOFAR. W przyszłości naukowcy będą w stanie zmierzyć temperaturę i gęstość środowiska znalezionych właśnie poza naszą Galaktyką atomów węgla. Mogą mieć one wpływ na formowanie się i ewolucję galaktyk.


Typowe atomy węgla są około pół miliona razy mniejsze od grubości ludzkiego włosa. Mogą być jednak całkiem duże, jeśli występują w zimnym i rzadkim gazie. Wówczas ich najbardziej zewnętrzne elektrony krążą po bardzo odległych od jądra atomowego orbitach. Taki odległy elektron może być także przechwycony przez inny atom z wolną ostatnią powłoką elektronową. Wtedy obserwowana jest charakterystyczna linia spektralna w widmie obłoku gazu. Takie linie są chemicznymi odciskami palców dla różnych atomów, także dla węgla.

Już w roku 1970 naukowcy przewidzieli, że
linie spektroskopowe węgla będą możliwe do wykrycia również poza naszą Galaktyką. Jednak na ich pierwsze bezpośrednie zaobserwowanie trzeba było poczekać aż 40 lat. Są one trudne do wykrycia, bowiem jawią się nam jako słabe, gdy gaz, w którym osadzone są atomy węgla, jest zbyt ciepły i gęsty. Jednak w gazie rzadkim i chłodniejszym, który występuje w galaktykach intensywnie produkujących gwiazdy (tzw. galaktyki typu starburst), można je zaobserwować dużo łatwiej.

Większość współczesnych radioteleskopów pracuje na częstotliwościach radiowych, na których promieniowanie atomów węgla jest nie do wykrycia. Inne z kolei są za mało czułe, by „zauważyć je” na niskich częstotliwościach (długich falach). Jednak interferometr LOFAR, którego poszczególne elementy rozciągają się z centrum operacyjnego usytuowanego w północnej Holandii na niemal całą Europę, jest z punktu widzenia przeprowadzania takich badań wprost idealny. W pewnym sensie otwiera on całkiem nowe okno radiowe na Wszechświat.

Atomy węgla są więc na pewno obecne w samym sercu galaktyki M82. To wyjątkowa galaktyka, w której w tym samym czasie rodzi się 10 razy więcej gwiazd niż w Drodze Mlecznej. Zimny, rzadki gaz ma silny wpływ na procesy formowania się gwiazd i ogólną ewolucję M82. Od momentu znalezienia tam linii emisyjnej wodoru na fali o długości 21 cm przez holenderskich, amerykańskich i australijskich astronomów naukowcy ciągle poszukiwali sposobów na niezależne, dodatkowe wyznaczenie właściwości tego zimnego gazu, takich jak jego temperatura i gęstość. Zdaniem astronoma Huuba Röttgeringa (Leiden Observatory) sposobność taka już istnieje – właśnie dzięki nowym obserwacjom linii emisyjnej węgla. Pozwoli to również – według niego - porównać charakterystyki gazu w M82 z pewnymi przewidywaniami modeli teoretycznych.


Cały artykuł: Leah K. Morabito et al., Discovery of Carbon Radio Recombination Lines in M82

Więcej na temat interferometru LOFAR:

http://www.wgigp.uwm.edu.pl/?q=node/301

http://www.astron.nl/general/lofar/lofar



Liczba odsłon: 1990