Delikatnie hodując galaktyki

Delikatnie hodując galaktykiOriginal Press Release
Nowe obserwacje wykonane za pomocą teleskop VLT Europejskiego Obserwatorium Południowego (Very Large Telescope) po raz pierwszy dostarczyły bezpośrednich dowodów że młode galaktyki mogą rosnąć wsysając otaczające je zimny gaz i wykorzystując go jako paliwo do tworzenia nowych gwiazd.

Wyniki z VLT są pierwszym bezpośrednim dowodem że akrecja pierwotnego gazu faktycznie miała miejsce i była wystarczająca, by być paliwem dla intensywnych procesów formowania gwiazd i wzrost masywnych galaktyk w młodym Wszechświecie

Giovanni Cresci

Pierwsze galaktyki powstały zanim Wszechświat osiągnął wiek miliarda lat jednak były znacznie mniejsze niż ogromne systemy – takie jak Droga Mleczna – jakie obserwujemy we współczesnym Wszechświecie. Zatem musiał istnieć mechanizm  w wyniku którego rozmiar galaktyk rósł wraz z rozwijającym się Wszechświatem. Galaktyki często zderzają się i łączą tworząc większe systemy i proces ten jest na pewno istotnym mechanizmem wzrostu galaktyk. Jednak proponowano, że istniała alternatywna, delikatniejsza metoda.

Europejski zespół astronomów wykorzystał teleskop ESO VLT by przetestować alternatywę, według której młode galaktyki mogą również rosnąć zasysają zimne strumienie helu i wodoru, które wypełniały młody Wszechświat i tworząc z tego prymitywnego materiału nowe gwiazdy. Podobnie jak firmy mogą rosnąć łącząc się z innymi firmami lub zatrudniając nowych pracowników być może młode galaktyki mogły rosnąć korzystając z dwóch mechanizmów – łącząc się z innymi galaktykami lub przyłączając materię w procesie akrecji.

Giovanni Cresci z Obserwatorium Astrofizycznego Arcetri we Florencji, kierujący zespołem, wyjaśnia: -” Nowe wyniki z VLT są pierwszym bezpośrednim dowodem że akrecja pierwotnego gazu faktycznie miała miejsce i była wystarczająca, by być paliwem dla intensywnych procesów formowania gwiazd i wzrost masywnych galaktyk w młodym Wszechświecie.” Odkrycie to będzie miało znaczący wpływ na nasze rozumienie ewolucji Wszechświata od Wielkiego Wybuchu po dzień dzisiejszy. Być może konieczne będzie napisanie od nowa teorii powstawania i ewolucji galaktyk.

Zespół rozpoczął badania od wyboru trzech bardzo odległych galaktyk w celu sprawdzenia czy będzie możliwe wykrycie dowodów na przepływ pierwotnego gazu z otaczającej je przestrzeni i powiązane z tym przepływem procesy produkcji gwiazd. Szczególną uwagę zwrócili na to, by wybrać galaktyki, które nie zostały zniekształcone pod wpływem oddziaływań z innymi galaktykami. Wybrane galaktyki było to bardzo regularne, równo wirujące dyski, podobne do Drogi Mlecznej, obserwowane mniej więcej 2 miliardy lat po wielkim wybuchu (z=3).

W galaktykach obserwowanych współcześnie (bliskich) cięższe pierwiastki występują w większych ilościach blisko jądra. Jednak kiedy zespół kierowany przez Cresci wykonał mapy wybranych galaktyk korzystając z spektrografu SINFONI zainstalowanego na VLT odkrył, że w każdej z trzech badanych galaktyk, blisko jądra znajdował się obszar o mniejszej zawartości cięższych pierwiastków, intensywnie produkujący gwiazdy. Oznaczało to, że materia niezbędna do tworzenia tych gwiazd musiała dotrzeć z otaczającego galaktyki pierwotnego gazu (w którym brakuje cięższych pierwiastków). Jak na razie jest to najlepszy dowód na to, że młode galaktyki pobierają pierwotny gaz i wykorzystują go do tworzenie nowych pokoleń gwiazd.

„Badania te był możliwe wyłącznie dzięki nadzwyczajnym możliwościom instrumentu SINFONI na VLT. To właśnie on pozwolił nam na badanie właściwości chemicznych bardzo odległych galaktyk. SINFONI nie tylko dostarcza nam informacji na temat dwuwymiarowej dystrybucji przestrzenne, ale jednocześnie w trzecim – widmowym – wymiarze, który pozwala nam zobaczyć wewnętrzne ruchy w galaktykach oraz badać skład chemiczny gazu międzygwiezdnego „- podsumowuje Cresci.

Źródła:

Growing Galaxies Gently

New observations from ESO’s Very Large Telescope have, for the first time, provided direct evidence that young galaxies can grow by sucking in the cool gas around them and using it as fuel for the formation of many new stars. In the first few billion years after the Big Bang the mass of a typical galaxy increased dramatically and understanding why this happened is one of the hottest problems in modern astrophysics. The results appear in the 14 October issue of the journal Nature.

The first galaxies formed well before the Universe was one billion years old and were much smaller than the giant systems — including the Milky Way — that we see today. So somehow the average galaxy size has increased as the Universe has evolved. Galaxies often collide and then merge to form larger systems and this process is certainly an important growth mechanism. However, an additional, gentler way has been proposed.

A European team of astronomers has used ESO’s Very Large Telescope to test this very different idea — that young galaxies can also grow by sucking in cool streams of the hydrogen and helium gas that filled the early Universe and forming new stars from this primitive material. Just as a commercial company can expand either by merging with other companies, or by hiring more staff, young galaxies could perhaps also grow in two different ways — by merging with other galaxies or by accreting material.

The team leader, Giovanni Cresci (Osservatorio Astrofisico di Arcetri) says: “The new results from the VLT are the first direct evidence that the accretion of pristine gas really happened and was enough to fuel vigorous star formation and the growth of massive galaxies in the young Universe.” The discovery will have a major impact on our understanding of the evolution of the Universe from the Big Bang to the present day. Theories of galaxy formation and evolution may have to be re-written.

The group began by selecting three very distant galaxies to see if they could find evidence of the flow of pristine gas from the surrounding space and the associated formation of new stars. They were very careful to make sure that their specimen galaxies had not been disturbed by interactions with other galaxies. The selected galaxies were very regular, smoothly rotating discs, similar to the Milky Way, and they were seen about two billion years after the Big Bang (at a redshift of around three).

In galaxies in the modern Universe the heavy elements [1] are more abundant close to the centre. But when Cresci’s team mapped their selected distant galaxies with the SINFONI spectrograph on the VLT [2] they were excited to see that in all three cases there was a patch of the galaxy, close to the centre, with fewer heavy elements, but hosting vigorously forming stars, suggesting that the material to fuel the star formation was coming from the surrounding pristine gas that is low in heavy elements. This was the smoking gun that provided the best evidence yet of young galaxies accreting primitive gas and using it to form new generations of stars.

As Cresci concludes: “This study has only been possible because of the outstanding performance of the SINFONI instrument on the VLT. It has opened a new window for studying the chemical properties of very distant galaxies. SINFONI provides information not only in two spatial dimensions, but also in a third, spectral dimension, which allows us to see the internal motions inside galaxies and study the chemical composition of the interstellar gas.”

Written by admin

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *