Co rozświetla najjaśniejsze galaktyki?

Od dawna wiadomo, że interakcje pomiędzy galaktykami ma wpływ na ich ewolucję. Są to zjawiska powszechne we Wszechświecie, a większość galaktyk wykazuje oznaki wzajemnego oddziaływania. Najbardziej dramatyczne zderzenia między galaktykami powodują ich świecenie, szczególnie w podczerwieni, a zarazem są one jednymi z najjaśniejszych obiektów na niebie. Ich jasność pozwala badać je na odległościach kosmologicznych, co pozwala astronomom odtworzyć aktywność we wczesnym Wszechświecie.

Za takie zwiększone promieniowanie są odpowiedzialne dwa procesy: intensywne procesy gwiazdotwórcze lub zasilanie supermasywnych czarnych dziur w jądrze galaktyki (AGN – Active Galactic Nuclei czyli aktywne jądra galaktyczne). Chociaż procesy te są bardzo różne i powinny być łatwe do rozróżnienia (AGN emituje znacznie cieplejsze promieniowanie ultrafioletowe i rentgenowskie), jednak w praktyce cechy odróżniające obydwa zdarzenia mogą być słabe i/lub zasłonięte przez pył w galaktykach. Dlatego astronomowie często wykorzystują kształt profilu całkowitej emisji galaktyki (jej widmowy rozkład energii – SED), aby ocenić procesy w niej zachodzące. Pył, który pochłania większość promieniowania, także emituje je ponownie na dłuższych falach w podczerwieni a programy komputerowe wykorzystywane przez naukowców mogą na tej podstawie modelować i odkrywać przed nimi liczne struktury fizyczne galaktyk.

Gdyby procesy gwiazdotwórcze były odpowiedzialne za rozświetlanie jasnych galaktyk we wczesnym Wszechświecie, to wiele dzisiejszych gwiazd też mogło powstać w takim środowisku. Jednak jeżeli byłyby zasilane głównie przez AGN, wtedy powinno być obserwowanych więcej dżetów i mniej nowych gwiazd. Astronomowie z CfA przeanalizowali dwadzieścia cztery stosunkowo bliskie, jasne, łączące się galaktyki, aby stwierdzić, jak często i w jakim stopniu aktywność AGN jest odpowiedzialna za ich jasność. Naukowcy uzyskali najdokładniejsze wyniki SED w trzydziestu trzech pasmach widma, zdobyte w siedmiu różnych misjach obserwacyjnych NASA dla tych galaktyk. Następnie wykorzystali nowy kod obliczeniowy, aby dopasować kształt SED i wyliczyć najbardziej prawdopodobną wartość wkładu AGN oraz do zmierzenia szybkości powstawania gwiazd, właściwości pyłu i wielu innych parametrów fizycznych. Naukowcy przetestowali wiarygodność kodu, wykorzystując go w symulacjach łączenia się galaktyk i znaleźli doskonałą zgodność.

Astronomowie stwierdzili, że udział AGN w ich próbce galaktyk sięga nawet 90% całkowitej jasności a w pozostałych przypadkach spada poniżej 20% i jest prawdopodobnie pomijany. Zespół stara się odnieść skalę wkładu AGN do etapu procesu łączenia się układu galaktyk, jednak ich niewielka próbka ograniczyła możliwość uogólnienia wniosków. Naukowcy rozszerzają swoją analizę do kilkuset układów łączących się galaktyk, aby wzmocnić wyciągnięte wnioski.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
What Powers the Most Luminous Galaxies?

Źródło: CfA

Na zdjęciu: Para zderzających się galaktyk VV705, w których prawdopodobnie 75% jasności pochodzi z procesu gwiazdotwórczego. Źródło: NASA/Hubble