Gdzie rodzą się gwiazdy w pobliskich galaktykach?

NGC 4535 to wspaniała spirala z gwiezdną poprzeczką. Na tym zdjęciu obłoki molekularne sfotografowane przez ALMA są pokazane w kolorze pomarańczowym i czerwonym, nałożone na obraz optyczny z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/PHANGS, S. Dagnello (NRAO)

Gwiazdy rodzą się w kosmicznych „fabrykach” znanych jako obłoki molekularne. Ciemne, gęste i chłodne chmury pochłaniają światło o widzialnych długościach fal, przez co trudno jest je kompleksowo zbadać za pomocą teleskopów optycznych. Jednak dzięki radioteleskopowi ALMA w Chile astronomowie byli w stanie odwzorować te gwiezdne żłobki z oszałamiającą szczegółowością, obserwując w tym celu 90 pobliskich galaktyk.

Rezultatem jest bezprecedensowy zestaw danych na temat znajdujących się w nich obłoków molekularnych – w sumie zidentyfikowano 40.000 przykładów (20 razy więcej niż dotychczas), w galaktykach o zróżnicowanym kształcie.

Jak widać na poniższej grafice, te gwiezdne fabryki kreślą intrygujące zarysy aktywności gwiazdotwórczej w swoich galaktykach, niczym świecące nocą miasta świecące widziana nocą z kosmosu, rozdzielone ogromnymi ciemnościami.

Badanie, znane jako PHANGS (skrót od Physics at High Angular Resolution in Near GalaxieS), było możliwe dzięki wysokiej rozdzielczości ALMA. Wyniki zostały zaprezentowane na letnim spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego. „Po raz pierwszy wykonaliśmy obrazy w zakresie fal milimetrowych wielu pobliskich galaktyk, które mają taką samą rozdzielczość jak zdjęcia optyczne” – powiedział w komunikacie prasowym Adam Leroy, astronom z Ohio State University. 

Aby lepiej zrozumieć powstawanie gwiazd w różnych typach galaktyk, zespół zaobserwował podobieństwa i różnice we właściwościach gazu molekularnego oraz procesach powstawania gwiazd w poprzeczkach, ramionach spiralnych i centrach galaktyk. Potwierdzili, że lokalizacja lub sąsiedztwo odgrywa kluczową rolę w formowaniu się gwiazd.

To nie pierwszy raz, kiedy gwiezdne żłobki w innych galaktykach stały się celem obserwacji za pomocą ALMA, ale prawie wszystkie wcześniejsze badania skupiały się na pojedynczych galaktykach lub ich fragmentach. W ciągu pięciu lat zespół PHANGS zgromadził pełny obraz pobliskiej populacji galaktyk. „Projekt PHANGS to nowa forma kosmicznej kartografii, która pozwala nam zobaczyć różnorodność galaktyk w nowym świetle. W końcu widzimy złożoność gazu formującego gwiazdy w wielu galaktykach i jesteśmy w stanie zrozumieć, jak zmieniają się one w czasie. Niemożliwe było wykonanie tych szczegółowych map przed ALMA” – powiedział Erik Rosolowsky, profesor fizyki na Uniwersytecie Alberta i współautor badań. „Ten nowy atlas zawiera najlepsze „mapy”, jakie kiedykolwiek stworzono, które pokazują, gdzie powstaje następna generacja gwiazd”.

„Widzimy już, że chmury w regionach o wysokiej gęstości i w centrach galaktyk są gęstsze, bardziej masywne i bardziej turbulentne niż chmury na obrzeżach galaktyk” – powiedziała Annie Hughes, astronom z Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie w Tuluzie, przemawiając w czasie internetowej konferencji prasowej. Dodała, że zrozumienie, w jaki sposób galaktyki kształtują rejony powstawania powstawania gwiazd, pomoże astronomom udoskonalić modele ewolucji galaktyk.

https://arxiv.org/abs/2104.07739