Egzotyczna galaktyka opowiada niezwykłą opowieść

Egzotyczna galaktyka opowiada niezwykłą opowieśćOriginal Press Release
Galaktyka posiadająca nigdy wcześniej nie obserwowaną kombinację cech daje astronomom niezwykłą możliwość podejrzenia procesów, które – jak wierzą naukowcy – odegrały kluczową rolę w rozwoju galaktyki i gromad galaktyk we wczesnej historii Wszechświata.

To prawdopodobnie najbardziej egzotyczna galaktyka z czarną dziurą jaką jak dotąd widziano. Może on nas potencjalnie nauczyć wielu nowych rzeczy na temat powstawania i ewolucji zarówno galaktyki jak i gromady galaktyk do ic współczesnych form

Ananda Hota, ASIAA

Ogromne strumienie relatywistycznych cząstek są zasilane przez czarne dziury w jądrach galaktyk. Takie czarne dziury są obecne w jądrach zarówno galaktyk eliptycznych jak i spiralnych, ale tylko Speca i jedna inne galaktyka spiralna zostały zaobserwowane do produkcji dużych samolotów. Dżety wystrzelają z biegunów szybko wirujących dysków materii krążących wokół czarnej dziury. Epizody zmiennej aktywności dżetów wielokrotnie obserwowano w galaktykach eliptycznych, ale nawet wśród nich tylko jedna miała miała, podobnie jak Speca, trzy takie epizody.

Naukowcy wierzą, że Speca leżąca w odległości około 1,7 miliardów lat świetlnych od Ziemi, wraz z pozostałymi 60 galaktykami gromady do której należy dostarczają niezwykłej szansy poznania jak wyglądały młode galaktyk i gromady, w okresie gdy Wszechświat był znacznie młodszy. W tym czasie, galaktyki w takich gromadach zajmowały się pozyskiwanie dodatkowej materii, zderzały się ze sobą, wchodziły w okresy intensywnej, wybuchowej produkcji gwiazd jak również oddziaływały z pierwotną materią opadającą z zewnątrz do gromady.

„Speca pokazuje dowody występowania wielu z tych zjawisk”- mówi Ananda Hota z Instytutu z Astronomii i Astrofizyki (ASIAA) Academia Sinica, na Tajwanie. „Mamy nadzieję w dalszych obserwacjach znaleźć znacznie więcej podobnych do niej galaktyk i dowiedzieć się więcej na temat procesów i środowiska, które były o wiele powszechniejsze w czasach, gdy Wszechświat miał zaldwie ułamek swego obecnego wieku.”

Speca (skrót od Spiral-host Episodic radio galaxy tracing Cluster Accretion) po raz pierwszy zwróciła na siebie uwagę Ananda na zdjęciu, na którym połączono dane zebrane w świetle widzialnym w ramach cyfrowego przeglądu nieba Sloana SDSS oraz przeglądu FIRST wykonanego w paśmie radiowym przez szereg radio teleskopowy VLA (Very Large Array National ). Dalsze obserwacje optyczne za pomocą teleskopu Lulin na Tajwanie jak również ultrafioletowe przeprowadzone przez sondę NASA GALEX potwierdziły, że gigantyczne pola emisji radiowej, zazwyczaj wiązane z emisjami galaktyk eliptycznych, pochodziły tym razem z galaktyki spiralnej produkującej gwiazdy.

Zespół Ananda zbadał galaktykę na zdjęciach wykonanych w ramach przeglądu nieba NRAO VLA Sky Survey (NVSS), a następnie wykonał nowe obserwacje za pomocą Giant Meterwave Radio Telescope (GMRT) w Indiach, które rejestruje dłuższe fale niż VLA i jest najważniejszym instrumentem do obserwacji tak długich fal.

Dysponując tak imponującym zbiorem danych z całego zakresu widma elektromagnetycznego, naukowcy podjęli się zadania rozwikłania złożonej i fascynującej historii galaktyki.

Obrazy radiowe z przeglądu VLA FIRST pokazywały jedną parę płatów promieniowania radiowego. Zdjęcia wykonane w ramach NVSS pokazywały inną, odrębną parę płatków położoną w większej odległości od galaktyki. Wreszcie zdjęcia wykonane prze GMRT potwierdził istnienie tej drugiej pary, ale pokazały ponadto inną, znacznie mniejszą pary leżąco bardzo blisko galaktyki, prawdopodobnie wytworzoną przez niedawno wyrzucony strumień cząstek.

„Wykorzystując wiele zestawów danych, zebraliśmy wyraźne dowody na istnienie trzech różnych epok aktywności dżetu „- mówi Ananda.

Największa niespodzianka – niskiej częstotliwości natura najstarszych, najodleglejszych płatów promieniowania – była cenną wskazówką dotyczącą środowiska galaktyki i gromady. Peryferyjne płaty promieniowania radiowego są na tyle stare, że ich cząstki powinny dawno utracić większość początkowej energii a co za tym idzie, powinny przestać emitować promieniowanie radiowe.

„Uważamy, że te stare, reliktowe płaty zostały ponownie rozświetlone przez fale uderzeniowe szybko poruszającej się materii opadającej do gromady galaktyk w miarę jak gromada kontynuuje gromadzenie materii”- mówi Ananda. -„Wszystkie te zjawiska połączone w jednej galaktyce czynią ze Speca i jej sąsiadów cenne laboratorium do badania jak galaktyki i gromady ewoluowały miliardy lat temu”.

Źródła:

Exotic Galaxy Reveals Tantalizing Tale

A galaxy with a combination of characteristics never seen before is giving astronomers a tantalizing peek at processes they believe played key roles in the growth of galaxies and clusters of galaxies early in the history of the Universe.

The galaxy, dubbed Speca by the researchers, is only the second spiral, as opposed to elliptical, galaxy known to produce large, powerful jets of subatomic particles moving at nearly the speed of light. It also is one of only two galaxies to show that such activity occurred in three separate episodes.

Giant jets of superfast particles are powered by supermassive black holes at the cores of galaxies. Both elliptical and spiral galaxies harbor such black holes, but only Speca and one other spiral galaxy have been seen to produce large jets. The jets pour outward from the poles of rapidly-rotating disks of material orbiting the black hole. The on-and-off jet episodes have been seen in a dozen ellipticals, but only one other elliptical shows evidence, like Speca, for three such distinct episodes.

„This is probably the most exotic galaxy with a black hole ever seen. It has the potential to teach us new lessons about how galaxies and clusters of galaxies formed and developed into what we see today,” said Ananda Hota, of the Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA), in Taiwan.

The scientists believe that Speca, about 1.7 billion light-years from Earth, and the 60-some other galaxies in a cluster with it are providing a look at what young galaxies and clusters may have been like when the Universe was much younger. In the young Universe, galaxies in such clusters would have been gathering up additional material, colliding with each other, undergoing bursts of star formation, and interacting with primordial material falling into the cluster from outside.

„Speca is showing evidence for many of these phenomena,” Ananda said, adding that „We hope to find many more galaxies like it with future observations, and to learn more about the processes and an environment that were much more common when the Universe was a fraction of its current age.”

Speca (an acronym for Spiral-host Episodic radio galaxy tracing Cluster Accretion) first came to Ananda's attention in an image that combined data from the visible-light Sloan Digital Sky Survey and the FIRST survey done with the National Science Foundation's Very Large Array (VLA) radio telescope. Followup observations with the Lulin optical telescope in Taiwan and ultraviolet data from NASA's GALEX satellite confirmed that the giant lobes of radio emission, usually seen coming from elliptical galaxies, were coming from a spiral galaxy with ongoing star formation.

Ananda's team also examined the galaxy in images from the NRAO VLA Sky Survey (NVSS), then made new observations with the Giant Meterwave Radio Telescope (GMRT) in India, which observes at longer wavelengths than the VLA and is the premier telescope for observing at those long wavelengths.

With this impressive variety of data from across the electromagnetic spectrum, the researchers unraveled the galaxy's complex and fascinating history.

The radio images from the VLA FIRST survey had shown one pair of radio-emitting lobes. The VLA's NVSS images showed another, distinct pair of lobes farther from the galaxy. The GMRT images confirmed this second pair, but showed another, smaller pair close to the galaxy, presumably produced by the most-recently ejected jet particles.

„By using these multiple sets of data, we found clear evidence for three distinct epochs of jet activity,” Ananda explained.

The biggest surprise — the low-frequency nature of the oldest, outermost lobes — gave a valuable clue about the galaxy's — and the cluster's — environment. The outermost radio-emitting lobes are old enough that their particles should have lost most of their energy and ceased to produce radio emission.

„We think these old, relic lobes have been 're-lighted' by shock waves from rapidly-moving material falling into the cluster of galaxies as the cluster continues to accrete matter,” said Ananda.

„All these phenomena combined in one galaxy make Speca and its neighbors a valuable laboratory for studying how galaxies and clusters evolved billions of years ago,” Ananda said.

Sandeep K. Sirothia of India's National Centre for Radio Astrophysics, Tata Institute of Fundamental Research (NCRA-TIFR) said, „The ongoing low-frequency TIFR GMRT Sky Survey will find many more relic radio lobes of past black hole activity and energetic phenomena in clusters of galaxies like those we found in Speca.”

Govind Swarup of NCRA-TIFR, who is not part of the team, described the finding as „an outstanding discovery that is very important for cluster formation models and highlights the importance of sensitive observations at meter wavelengths provided by the GMRT.”

In addition to Ananda and Sandeep, the research team includes: Youichi Ohyama, Chiranjib Konar, and Satoki Matsushita of ASIAA; Suk Kim and Soo-Chang Rey of Chungnam National University in Korea; D.J. Saikia of NCRA and Judith H. Croston of the University of Southampton in England. The scientists published their findings in the letters of the Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

The National Radio Astronomy Observatory is a facility of the National Science Foundation, operated under cooperative agreement by Associated Universities, Inc. The GMRT is built and operated by India's National Centre for Radio Astrophysics, Tata Institute of Fundamental Research.

Written by admin

Dodaj komentarz

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