ALMA obserwuje potężną galaktykę we wczesnym Wszechświecie

Astronomowie uzyskali najbardziej szczegółowy anatomiczny wykres potężnej galaktyki, która znajduje się 12,4 mld lat świetlnych stąd. Korzystając z ALMA, zespół wykazał, że obłoki molekularne w galaktyce są wysoce niestabilne, co prowadzi do niekontrolowanego tworzenia gwiazd. Potężne galaktyki uważane są za przodków olbrzymich galaktyk eliptycznych w obecnym Wszechświecie, dlatego więc odkrycia te otwierają drogę do zrozumienia procesów powstawania i ewolucji tego typu galaktyk.

Potężne galaktyki tworzą gwiazdy w zadziwiającym tempie – 1000x szybciej, niż ma to miejsce w naszej galaktyce. Dlaczego jednak są one tak aktywne? Aby rozwiązać ten problem, naukowcy muszą poznać środowisko wokół gwiezdnych żłobków. Obrazowanie szczegółowych map obłoków molekularnych jest ważnym krokiem we wstępnym zapoznaniu się z tymi kosmicznymi potworami.

Astronomowie celowali w kapryśną galaktykę COSMOS-AzTEC-1. Odkryto ją po raz pierwszy przy użyciu teleskopu Jamesa Clerka Maxwella zlokalizowanego na Hawajach, a później z pomocą teleskopu Large Millimeter Telescope w Meksyku odkryto ogromną ilość tlenku węgla w galaktyce i ujawniono jej ukrytą gwiazdotwórczość. Obserwacje LMT mierzyły także odległość do galaktyki, na podstawie których stwierdzono, że wynosi ona 12,4 mld lat świetlnych.

Badacze odkryli, że COSMOS-AzTEC-1 jest bogata w składniki gwiazd, ale wciąż trudno było odkryć naturę kosmicznego gazu w galaktyce. Zespół wykorzystał wysoką rozdzielczość i czułość ALMA do obserwacji tej potężnej galaktyki i uzyskania szczegółowej mapy rozkładu i ruchu gazu. Dzięki najbardziej rozbudowanej konfiguracji anten ALMA wynoszącej 16 metrów, uzyskano mapę gazu molekularnego o największej rozdzielczości tej odległej potężnej galaktyki.

Astronomowie odkryli, że istnieją dwa duże obłoki oddalone o kilka tysięcy lat świetlnych od centrum galaktyki. W najbardziej odległych galaktykach gwiazdotwórczych gwiazdy aktywnie tworzą się w centrum. Zaskakujące więc było odnalezienie obłoków poza centrum.  

Naukowcy zbadali następnie naturę gazu w COSMOS-AzTEC-1 i odkryli, że obłoki w niej są bardzo niestabilne, co jest niezwykłe. W typowej sytuacji grawitacja wewnętrzna oraz zewnętrzne ciśnienie w obłokach są zrównoważone. Gdy grawitacja pokona ciśnienie, obłok gazu zapada się i tworzy gwiazdy w szybkim tempie. Następnie gwiazdy i supernowe wybuchają razem, co zwiększa ciśnienie zewnętrzne. W rezultacie grawitacja i ciśnienie osiągają zrównoważony stan, a tworzenie się gwiazd przebiega w umiarkowanym tempie. W ten sposób powstawanie gwiazd w galaktykach wykazuje niekontrolowane tworzenie się gwiazd i przekształcają się one w potężne galaktyki.  

Zespół oszacował, że gaz w COSMOS-AzTEC-1 zostanie całkowicie wykorzystany za 100 mln lat, czyli 10 razy szybciej, niż w innych galaktykach tworzących gwiazdy.

Dlaczego jednak gaz w COSMOS-AzTEC-1 jest tak niestabilny? Badacze nie mają jeszcze ostatecznej odpowiedzi, ale możliwą przyczyną jest łączenie się galaktyk. Zderzenie galaktyki mogło skutecznie przetransportować gaz na niewielki obszar i spowodować intensywne powstawanie gwiazd.

W tej chwili astronomowie mają dowód na połączenie się tej galaktyki. Obserwując inne podobne galaktyki przy pomocy ALMA chcą odkryć związek z między łączeniem się galaktyk i potężnymi galaktykami. 

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
ALMA Observed an Unstoppable Monster in the Early Universe

Źródło: ALMA

Na zdjęciu: Wizja artystyczna potężnej galaktyki obserwowanej przez ALMA.