Zaobserwowano odległą galaktykę znajdującą się w trakcie posiłku

Artystyczna wizja galaktyki akreującej materię z otoczenia
Artystyczna wizja odległej galaktyki akreującej materię z otoczenia.
ESO/L. Calçada/ESA/AOES Medialab

Astronomowie korzystający z należącego do ESO Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) zaobserwowali odległą galaktykę łakomie pożerającą znajdujący się w pobliżu gaz. Można zauważyć, że gaz porusza się w stronę galaktyki, tworząc strumień, który zarówno napędza powstawanie gwiazd, jak i zwiększa rotację galaktyki. Jest to najlepszy bezpośredni dowód obserwacyjny popierający teorię, że galaktyki przyciągają i pochłaniają otaczającą je materię, co prowadzi do wzrostu ich rozmiarów i tworzenia gwiazd. Wyniki ukażą się 5 lipca 2013 r. w czasopiśmie „Science”.

Astronomowie od dawna podejrzewali, że galaktyki rosną poprzez przyciąganie materii ze swojego otoczenia, ale bezpośrednie zaobserwowanie tego procesu okazało się bardzo trudne. Należący do ESO Bardzo Duży Teleskop (VLT) został użyty do zbadania bardzo rzadkiego usytuowania odległej galaktyki [1] i jeszcze odleglejszego kwazara – ekstremalnie jasnego centrum galaktyki zasilanego przez supermasywną czarną dziurę. Światło od kwazara, zanim dotrze do Ziemi. przechodzi przez materię wokół galaktyki, pozwalając na szczegółowe zbadanie własności gazu w pobliżu galaktyki [2]. Nowe wyniki dały najlepszy jak dotąd obraz galaktyki znajdującej się w trakcie „posiłku”.

„Ten rodzaj ułożenia obiektów względem siebie jest bardzo rzadki. Pozwolił nam na wykonanie unikalnych obserwacji,” wyjaśnia Nicolas Bouché z Research Institute in Astrophysics and Planetology (IRAP) w Tuluzie we Francji, główny autor nowej publikacji. „Byliśmy w stanie użyć Bardzo Dużego Teleskopu do spojrzenia zarówno na samą galaktykę, jak i otaczający ją gaz. Oznacza to, że mogliśmy zaatakować ważny problem powstawania galaktyk: w jaki sposób galaktyki rosną i zasilają procesy formowania się gwiazd?”

Podczas tworzenia nowych gwiazd galaktyki szybko wyczerpują swoje rezerwuary gazu, więc musi istnieć jakiś sposób nieustannego odnawiania świeżego gazu, aby procesy te zachodziły dalej. Astronomowie podejrzewali, że rozwiązanie tego problemu znajduje się w zbieraniu chłodnego gazu z otoczenia przez grawitacyjne przyciąganie galaktyki. W tym scenariuszu galaktyka przyciąga gaz w swoją stronę, a następnie zaczyna on krążyć wokół galaktyki i spada na nią. Co prawda były już wcześniej obserwowane pewne dowody na tego typu akrecję [3], ale ruch gazu i inne własności nie zostały w pełni zbadane.

Astronomowie użyli dwóch instrumentów o nazwach SINFONI oraz UVES [4], zamontowanych na teleskopie VLT w Obserwatorium Paranal w północnym Chile. Nowe obserwacje pokazały w jaki sposób galaktyka rotuje oraz ujawniły skład i ruc gazu na zewnątrz galaktyki.

„Własności wielkiej objętości otaczającego gazu okazały się dokładnie takie, jak spodziewaliśmy się znaleźć w przypadku chłodnego gazu przyciąganego przez galaktykę,” mówi współautor Michael Murphy (Swinburne University of Technology, Melbourne, Australia). „Gaz porusza się tak oczekiwano, jest w ilości zbliżonej do oczekiwanej i ma odpowiedni skład, pasujący idealnie do modeli. To jakby czas karmienia lwów w zoo – ta konkretna galaktyka jest bardzo żarłoczna, a my odkryliśmy w jaki sposób się pożywia, aby szybko rosnąć.”

Astronomowie znaleźli już dowody na występowanie materii wokół galaktyk we wczesnym Wszechświecie, ale po raz pierwszy udało się wyraźnie pokazać, że materia porusza się w stronę galaktyki, a nie w przeciwnym kierunku, a także ustalić skład tego świeżego paliwa dla przyszłych generacji gwiazd. Bez światła kwazara, działającego jak próbnik, otaczający gaz byłby niewykrywalny.

„W tym przypadku mieliśmy sporo szczęścia, że kwazar znajdował się w odpowiednim miejscu, aby jego światło przeszło przez spadający gaz. Następna generacja ekstremalnie wielkich teleskopów będzie w stanie badań wiele linii widzenia przy jednej galaktyce i dostarczy znacznie lepszego obrazu” podsumowuje współautor Crystal Martin (University of California Santa Barbara, USA).

Uwagi

[1] Galaktykę wykryto w roku 2012 z przesunięciem ku czerwieni z ~ 2, w ramach przeglądu SINFONI o nazwie SINFONI Mg II Program for Line Emitters (SIMPLE). Kwazar tła nosi oznaczenie HE 2243-60, a galaktyka ma przesunięcie ku czerwieni równe 2,3285, co oznacza, że widzimy ją gdy Wszechświat miało około dwa miliardy lat.

[2] Gdy światło kwazara przechodzi przez obłoki gazu, niektóre długości fali zostają zaabsorbowane. Wzorce tych absorpcji mogą powiedzieć astronomom wiele na temat ruchów i składu chemicznego gazu. Bez kwazara w tle możliwe byłoby uzyskanie znacznie mniejszej ilości informacji – obłoki gazu nie świecą i nie widać ich na bezpośrednich zdjęciach.

[3] Pewne wskazówki, że galaktyki są żywione materią znajdującą się wokół nich były już znane z wcześniejszych danych, w tym z przeglądu SAURON.

[4] SINFONI oznacza Spectrograph for INtegral Field Observations in the Near Infrared, natomiast UVES w rozwinięciu to Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph. Oba spektrografy są zamontowane na Bardzo Dużym Teleskopie (VLT), który należy do ESO. SINFONI ujawnił ruchy gazu w samej galaktyce, natomiast UVES efekty wywierane przez gaz wokół galaktyki na światło od odległego kwazara.

Więcej informacji

Wyniki badań zostały opublikowane w artykule p.t. “Signatures of Cool Gas Fueling a Star-Forming Galaxy at Redshift 2.3”, który ukaże się 5 czerwca 2013 r. w czasopiśmie Science.

Skład zespołu badawczego: N. Bouché (CNRS; IRAP, Francja), M. T. Murphy (Swinburne University of Technology, Melbourne, Australia), G. G. Kacprzak (Swinburne University of Technology, Australia; Australian Research Council Super Science Fellow), C. Péroux (Aix Marseille University, CNRS, Francja), T. Contini (CNRS; University Paul Sabatier of Toulouse, Francja), C. L. Martin (University of California Santa Barbara, USA), M. Dessauges-Zavadsky (Observatory of Geneva, Szwajcaria).

Źródło: ESO | Tłumaczenie: Krzysztof Czart

Liczba odsłon: 2176