MUSE i prawdziwa historia galaktycznej katastrofy

Instrument MUSE na teleskopie VLT posłużyć do obserwacji gazu wyrwanego z galaktyki ESO 137-001. Kolorami pokazano ruchy gazu: czerwony to materia oddalająca się od Ziemi, a niebieski - zbliżająca się.
ESO/M. Fumagalli

Nowy instrument MUSE, zainstalowany na należącym do ESO teleskopie VLT, dostarczył badaczom najlepszego jak dotąd obrazu spektakularnej kosmicznej katastrofy. Najnowsze obserwacje po raz pierwszy ukazują ruchy gazu wyrywanego z galaktyki ESO 137-001, gdy ta przemieszcza się z dużą prędkością przez wielką gromadę galaktyk. Wyniki są kluczem do rozwiązania starej zagadki – dlaczego w gromadach galaktyk „wyłączają się” procesy powstawania gwiazd.

Zespół naukowców, którym kierował Michele Fumagalli z Extragalactic Astronomy Group I z Institute for Computational Cosmology na Durham University, był jedną z pierwszych grup, która użyła instrumentu Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) na teleskopie VLT. Obserwując ESO 137-001 – galaktykę spiralną oddaloną o 200 milionów lat świetlnych w kierunku południowej konstelacji Trójkąta Południowego. Astronomowie byli w stanie uzyskać najlepszy jak dotąd obraz tego, co dokładnie dzieje się w galaktyce pędzącej przez Gromadę w Węgielnicy.

MUSE daje astronomom nie tylko zdjęcie, ale także widmo – albo pasmo kolorów – dla każdego z pikseli w klatce. Dzięki instrumentowi naukowcy za każdym razem gdy obserwują prowadzą obserwacje zbierają około 90 tysięcy widm i dzięki temu uzyskują zdumiewająco szczegółowe mapy ruchów i innych własności obserwowanych obiektów [1].

ESO 137-001 jest okradana ze swojej materii przez ciśnienie występujące gdy obiekt porusza się z dużą prędkością w cieczy albo gazie (ang. ram-pressure stripping). Jest to sytuacja podobna do przypadku, w którym powietrze owiewa włosy na plecach psa, gdy wychyla głowę za okno w jadącym samochodzie. W omawianym kosmicznym przypadku gaz jest częścią olbrzymiego, bardzo rzadkiego i gorącego obłoku, który otacza gromadę galaktyk. Galaktyka ESO 137-001 wpada w ten obłok z prędkością kilku milionów kilometrów na godzinę [2].

Galaktyka jest odzierana z większości swojego gazu – paliwa potrzebnego do tworzenia kolejnych generacji młodych, niebieskich gwiazd. ESO 137-001 znajduje się w środku galaktycznej transformacji z niebieskiej, bogatej w gaz galaktyki do ubogiej w materię gazową galaktyki czerwonej. Naukowcy uważają, że obserwowany proces może rozwiązać wieloletnią zagadkę naukową.

„To jedno z ważniejszych zadań współczesnej astronomii – ustalenie w jaki sposób i dlaczego galaktyki w gromadach ewoluują od niebieskich do czerwonych w trakcie bardzo krótkiego okresu czasu” mówi Fumagalli. „Zarejestrowanie galaktyki dokładnie w momencie zmiany pozwoli nam na zbadanie jak taki proces następuje.”

Obserwacje kosmicznego spektaklu to jednak nie lada wyczyn. Gromada w Węgielnicy leży blisko płaszczyzny naszej własnej galaktyki, Drogi Mlecznej, jest więc schowana za obfitymi ilościami gazu i pyłu.

Dzięki pomocy MUSE, zamontowanego na jednym z 8-metrowych teleskopów VLT w Obserwatorium Paranal w Chile, naukowcy mogli nie tylko wykryć gaz wewnątrz i dookoła galaktyki, ale także zobaczyć jak gaz ten się porusza. Nowy instrument jest tak efektywny że wystarczy jedna godzina czasu obserwacyjnego, aby uzyskać zdjęcie galaktyki w wysokiej rozdzielczości, razem z ustaleniem rozmieszczenia i ruchów gazu.

Ostatecznie cały galaktyczny gaz zostanie wymieciony w jasne smugi za ESO 137-001 – ostatnie oznaki spektakularnego rabunku. Gaz, który został odciągnięty od galaktyki, miesza się w gorącym gazem gromady i tworzy wspaniałe smugi rozciągające się na odległości ponad 200 tysięcy lat świetlnych. Zespół naukowców przyjrzał się bliżej tego rodzaju strumieniom gazu, aby lepiej zrozumieć turbulencje wytwarzane przy takich oddziaływaniach.

Co zaskakujące, nowe obserwacje gazowej fontanny pokazują, że gaz nadal obraca się w taki sam sposób jak galaktyka, nawet po wyrzuceniu go w przestrzeń międzygalaktyczną. Co więcej, astronomowie ustalili, że rotacja gwiazd w ESO 137-001 pozostaje niezmieniona. Jest to kolejny dowód na to, że to gaz gromady, a nie grawitacja, jest odpowiedzialny za wydzieranie materii z galaktyki [3].

Współautor publikacji, Matteo Fossati (Universitäts-Sternwarte München oraz Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Niemcy), podsumowuje: „Dzięki szczegółom ukazanymm przez MUSE zbliżamy się do pełnego zrozumienia procesów, które zachodzą w tego rodzaju kolizjach. Dokładnie widzimy ruchy galaktyki oraz gazu – to nie byłoby możliwe bez nowego, unikalnego instrumentu MUSE. Te i przyszłe obserwacje pomocą nam w lepszym zrozumieniu co napędza ewolucję galaktyk.”

Uwagi

[1] MUSE jest pierwszym dużym spektrografem całego pola zainstalowanym na 8-metrowym teleskopie. Dla porównania, poprzednie badania ESO 137-001 zebrały niecałe 50 widm.

[2] Kosmiczny Teleskop Hubble’a (należący do NASA/ESA) uzyskał spektakularne zdjęcie tego obiektu  - ale w przeciwieństwie do MUSE, nie mógł ukazać ruchów materii.

[3] Jeżeli grawitacja odgrywa rolę w procesach wydzierania materii z obiektu, naukowcy spodziewają się dostrzec tego rodzaju zaburzenia w galaktyce.

Więcej informacji

Wyniki badań opisano w artykule pt. “MUSE sneaks a peek at extreme ram-pressure stripping events. I. A kinematic study of the archetypal galaxy ESO137-001”, który ukaże się w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society w wydaniu z 10 listopada 2014 r..

Sład zespołu badawczego: Michele Fumagalli (Extragalactic Astronomy Group and Institute for Computational Cosmology, Durham University, Wielka Brytania), Matteo Fossati (Universitäts-Sternwarte München and Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, niemcy), George K. T. Hau (ESO, Santiago, Chile), Giuseppe Gavazzi (Università di Milano-Bicocca, Włochy), Richard Bower (Extragalactic Astronomy Group and Institute for Computational Cosmology, Durham University, Wielka Brytania), Alessandro Boselli (Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, Francja) oraz Ming Sun (Department of Physics, University of Alabama, USA).

Źródło: ESO | Tłumaczenie: Krzysztof Czart

Liczba odsłon: 1530