Astronomowie z pomocą 100m radioteleskopu w Green Bank Observatory (USA) odkryli przypadkowo niedaleko od nas (~270 mln l.św.) galaktykę, która najprawdopodobniej jest zbudowana z pierwotnego gazu. Nie zaobserwowano tam gwiazd.
Te rewelacje zostały ujawnione na ostatnim 243 zjeździe Amerykańskiego Astronomicznego Stowarzyszenia, które odbyło się w dniach 7-11 stycznie 2024 roku w Nowym Orleanie.
Zespół badawczy wykorzystywał kilka dużych radioteleskopów, między innymi Green Bank Telescope (USA), Nançay Radio Telescope (Francja) i Arecibo Telescope (– już nie działający, Portoryko), aby przeprowadzić przegląd obserwacyjny 350 unikalnych galaktyk o niskiej jasności powierzchniowej LSB (skrót z j.ang. Low Surface Brightness). Celem tego przeglądu jest wyznaczenie masy materii gazowej oraz masy dynamicznej tych ekstremalnie rozproszonych galaktyk – niejednokrotnie obserwując te same galaktyki różnymi radioteleskopami.
Rozproszona natura galaktyk LSB stanowi wyzwanie dla istniejących teorii powstawania gwiazd i galaktyk. Poznanie ich właściwości może pomóc w zrozumienia powstawania i ewolucji wszystkich gwiazd i galaktyk – włączając w to naszą Drogę Mleczną.
Pierwszą galaktyką LSB - odkrytą jeszcze w latach osiemdziesiątych XX wieku, była Malin 1, która jest jedną z największych galaktyk spiralnych kiedykolwiek zaobserwowanych. Jest około 5 razy większa niż Droga Mleczna, ale jasność obserwowana stanowi zaledwie 1% jasności naszej Galaktyki.
Astronomowie sprawdzili rozbieżność pomiędzy danymi z radioteleskopów Nançay Radio Telescope i Green Bank Telescope i znaleźli błąd. Ten ostatni radioteleskop został skierowany pod błędne współrzędne na niebie i przypadkowo zarejestrował niezwykły obiekt – galaktykę zbudowaną tylko z materii gazowej. W tej galaktyce najprawdopodobniej gwiazdy występują, ale ich nie zaobserwowano.
Oznaczona jako J0613+52, ta galaktyka o niskiej jasności powierzchniowej jest niepodobna do innych obserwowanych wcześniej. Jest niesamowicie bogata w materię gazową, Ale nie obserwuje się w niej procesów gwiazdotwórczych, ponieważ najprawdopodobniej gaz jest zbyt rozproszony. Jednocześnie jest zbyt odległa względem innych galaktyk, aby mogły one pomóc w uruchomieniu procesów gwiazdotwórczych zbliżając się do niej.
Przyczyną tego, że J0613+52 słabo oddziałuje z innymi galaktykami może być duża ilość otaczającej ją ciemnej materii. Takie „halo” z ciemnej materii działa niczym strażnik blokujący dostęp. Brak zewnętrznych oddziaływań nie inicjuje fali powstawania gwiazd masywnych w wyniku zderzeń galaktyk. Takie gwiazdy powstają jako jedne z pierwszych i umierając jako supernowe wzbogacają otoczenie w cięższe pierwiastki. J0613+52 i inne galaktyki tego typu nie zawierają ciężkich pierwiastków co wskazuje, że nie zachodzą tutaj procesy gwiazdotwórcze.
J0613+52 wydaje się być galaktyką zarówno niezaburzoną jak i nierozwiniętą – być może pierwszą odkrytą galaktyką niedaleko od nas, która jest zbudowana z pierwotnej materii gazowej. Oznacza to, że materia gazowa składa się głównie z wodoru i helu powstałych krótko po Wielkim Wybuchu. Ta materia nie została wzbogacona w ciężkie pierwiastki i „metale” w wyniku wybuchów gwiazd kolejnych generacji.
Niezwykłe jest to, że ta galaktyka zbudowana z pierwotnej materii gazowej, nie znajduje się w ekstremalnej odległości od nas – we wczesnym Wszechświecie, gdy jego wiek jest liczony w milionach lat, a nie w miliardach. Oszacowano jej odległość na „zaledwie” 270 mln l.św., czyli właściwie w naszym „galaktycznym sąsiedztwie”.
Galaktyka znajduje się w gwiazdozbiorze Woźnicy i w zakresie optycznym jest niewidoczna. Natomiast obserwacje radiowe pozwoliły na oszacowanie jej masy na przynajmniej 2 miliardy mas Słońca. Jest to szybko rotującą w sposób zorganizowany materia gazowa składającą się z głównie z wodoru – co jest wskazówką, że J0613+52 może być zwykła, masywna galaktyka spiralna.
Szacowana masa galaktyki J0613+52 jest ~10 razy mniejsza niż masa Drogi Mlecznej, ale ~100 razy większa niż masa innych galaktyk LSB. Astronomowie oceniają również, że jej jasność jest przynajmniej 100 tysięcy razy mniejsza niż naszej Galaktyki, w której świeci ponad 100 miliardów gwiazd.
Odkrycie J0613+52 stwarza więcej pytań niż odpowiedzi. Konieczne są dalsze obserwacje!
Wyraźny obraz tej galaktyki w zakresie optycznym w wielu barwach mógłby ujawnić więcej szczegółów i przesunąć granice obserwacji światła gwiazd. Jednak niska gęstość powierzchniowa materii gazowej w tej galaktyce sprawia bardzo duże trudności detekcji w innych długościach fali niż radiowe – może nawet uniemożliwiać takie obserwacje (?).
Przegląd obserwacyjny całego nieba za pomocą ekstremalnie czułego, 100-metrowego radioteleskopu w Green Bank Observatory pozwoliłby odkryć więcej takich galaktyk.
Opracowanie: Ryszard Biernikowicz
Więcej informacji:
• Astronomers Accidentally Discover Dark Primordial Galaxy
• Bizarre Dark Object Could Be First-Known ‘Empty’ Galaxy from the Early Universe
Źródło: Green Bank Observatory
Na ilustracji: Wizja artystyczna wodoru w stanie gazowym zaobserwowanego w galaktyce J0613+52. Kolory pokazują na prawdopodobny kierunek rotacji gazu względem obserwatora (czerwony = oddalanie się, niebieski=zbliżanie się). Gwiazdy na tej ilustracji są gwiazdami tła naszej Galaktyki z przeglądu nieba Palomar Sky Survey II. Źródło: STScI POSS-11, NSF/GBO/P. Vosteen
