Komunikat prasowy

Szalone młode lata dzisiejszych najbardziej masywnych galaktyk

Procesy formowania gwiazd nagle zatrzymane przez czarne dziury

25 stycznia 2012

Korzystający z teleskopu APEX zespół astronomów odnalazł najmocniejsze jak dotąd dowody wiążące najpotężniejsze procesy formowania gwiazd we wczesnym Wszechświecie z najbardziej masywnymi galaktykami obserwowanymi obecnie. Galaktyki, w których zachodziły gwałtowne procesy gwiazdotwórczy we wczesnym Wszechświecie, doznawały nagłego zaprzestania tych procesów, przez co stały się masywne, ale pasywne – obecnie złożone są ze starzejących się gwiazd. Astronomowie wskazują także przypuszczalnego winowajcę tego nagłego końca procesów gwiazdotwórczych: pojawienie się supermasywnych czarnych dziur.

Astronomowie połączyli obserwacje z kamery LABOCA na zarządzanym przez ESO 12-metrowym teleskopie APEX (Atacama Pathfinder Experiment) [1] z pomiarami wykonanymi za pomocą Bardzo Dużego Teleskopu (VLT), należącego do ESO, oraz Kosmicznego Teleskopu Spitzera (należącego do NASA), a także innymi teleskopami, aby sprawdzić w jaki sposób jasne, odległe galaktyki rozmieszczone są w grupach i gromadach.

Im ciaśniej rozmieszczone są galaktyki, tym bardziej masywne są ich halo ciemnej materii – niewidzialnej materii, która odpowiada za większość masy galaktyk. Nowe wyniki są najdokładniejszymi pomiarami rozmieszczenia galaktyk wykonanymi kiedykolwiek dla tego rodzaju galaktyk.

Zbadane galaktyki są tak odległe, że ich światło potrzebowało około 10 miliardów lat, aby dotrzeć do nas, zatem widzimy je w postaci, jaką miały 10 miliardów lat temu [2]. W tych migawkach z wczesnego Wszechświata galaktyki przechodzą najintensywniejsze ze znanych procesy formowania gwiazd, zwane procesami gwiazdotwórczymi.

Mierząc masy halo ciemnej materii galaktyk i przeprowadzając symulacje komputerowe, aby zbadać w jaki sposób halo rozrasta się z upływem czasu, astronomowie odkryli, że odlegle galaktyki gwiazdotwórcze z wczesnego kosmosu ostatecznie stają się olbrzymimi galaktykami eliptycznymi – najbardziej masywnymi galaktykami w dzisiejszym Wszechświecie.

„Po raz pierwszy byliśmy w stanie pokazać wyraźny związek pomiędzy najbardziej energetycznymi galaktykami gwiazdotwórczymi we wczesnym Wszechświecie, a najbardziej masywnymi galaktykami w obecnych czasach” wyjaśnia Ryan Hickox (Dartmouth College, USA oraz Durham University, Wielka Brytania), kierujący zespołem badawczym.

Co więcej, nowe obserwacje wskazują, że jasne procesy gwiazdotwórczy w tych odległych galaktykach trwały zaledwie 100 milionów lat – bardzo krótki czas w skalach kosmologicznych – a pomimo tego w tak krótkim okresie były w stanie podwoić ilość gwiazd w galaktykach. Nagły koniec tego gwałtownego wzrostu jest kolejnym epizodem w historii galaktyk, którego astronomowie jeszcze nie rozumieją w pełni.

„Wiemy, że masywne galaktyki eliptyczne dawno temu przestały produkować gwiazdy raczej nagle i obecnie są pasywne. Naukowcy zastanawiają się co mogło być na tyle silne, że powstrzymało procesy gwiazdotwórcze w całej galaktyce” mówi Julie Wardlow (University of California at Irvine, USA oraz Durham University, Wielka Brytania), członek zespołu.

Wyniki zespołu dostarczają możliwego wyjaśnienia: na tym etapie historii kosmosu galaktyki gwiazdotwórcze są pogrupowane w podobny sposób jak kwazary, co wskazuje, że odnajdujemy je w tych samych halo ciemnej materii. Kwazary należą do najbardziej energetycznych obiektów we Wszechświecie – to galaktyczne działa, które emitują intensywne promieniowanie, zasilane supermasywnymi czarnymi dziurami w swoich centrach.

Istnieją dowody sugerujące, że intensywne procesy gwiazdotwórcze zasilają także kwazar, dostarczając ogromnych ilości materii do czarnej dziury. Na skutek tego kwazar emituje silne wybuchy energii, które prawdopodobnie wyrzucają pozostały gaz galaktyczny – materiał budulcowy dla nowych gwiazd – co w efekcie kończy fazę formowania gwiazd.

„W skrócie, dni chwały galaktyk z intensywnym formowaniem gwiazd pieczętują jednocześnie ich los, dostarczając materię gigantycznej czarnej dziurze w centrum, która szybko rozwiewa i niszczy obłoki gwiazdotwórcze” wyjaśnia David Alexander (Durham University, Wielka Brytania), członek zespołu.

Uwagi

[1] 12-metrowej średnicy teleskop APEX jest położony na płaskowyżu Chajnantor na wzgórzach w Andach Chilijskich. APEX jest testem dla ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, nowego, rewolucyjnego teleskopu, który ESO buduje wspólnie z międzynarodowymi partnerami, również na płaskowyżu Chajnantor. APEX jest oparty na pojedynczej prototypowej antenie skonstruowanej dla projektu ALMA. Oba teleskopy uzupełniają się: na przykład APEX może znaleźć wiele obiektów na dużych obszarach nieba, a ALMA będzie w stanie je szczegółowo zbadać. APEX działa w ramach współpracy pomiędzy Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR), Onsala Space Observatory (OSO) oraz ESO.

[2] Te odległe galaktyki są znane jako galaktyki submilimetrowe. Są to bardzo jasne galaktyki we wczesnym Wszechświecie, w których zachodzą intensywne procesy powstawania gwiazd. Z powodu tej ekstremalnej odległości ich światło podczerwone od ziaren pyłu podgrzanych przez światło gwiazd, jest przesunięte ku czerwieni, w stronę fal dłuższych. Z tego powodu zapylone galaktyki najlepiej obserwować na falach submilimetrowych.

Więcej informacji

Wyniki badań zaprezentowano w artykule, który ukaże się w czasopiśmie “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society” 26 stycznia 2012 r.

Skład zespołu badawczego: Ryan C. Hickox (Dartmouth College, Hanover, USA; Department of Physics, Durham University (DU); STFC Postdoctoral Fellow, Wielka Brytania), J. L. Wardlow (Department of Physics & Astronomy, University of California at Irvine, USA; Department of Physics, DU, Wielka Brytania), Ian Smail (Institute for Computational Cosmology, DU, Wielka Brytania), A. D. Myers (Department of Physics and Astronomy, University of Wyoming, USA), D. M. Alexander (Department of Physics, DU, Wielka Brytania), A. M. Swinbank (Institute for Computational Cosmology, DU, Wielka Brytania), A. L. R. Danielson (Institute for Computational Cosmology, DU, Wielka Brytania), J. P. Stott (Department of Physics, DU, Wielka Brytania), S. C. Chapman (Institute of Astronomy, Cambridge, Wielka Brytania), K. E. K. Coppin (Department of Physics, McGill University, Kanada), J. S. Dunlop (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Wielka Brytania), E. Gawiser (Department of Physics and Astronomy, The State University of New Jersey, USA), D. Lutz (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Germany), P. van der Werf (Leiden Observatory, Leiden University, Holandia), A. Weiß (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Niemcy).

W roku 2012 mija 50. rocznica utworzenia Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO). ESO jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Jest wspierane przez 15 krajów: Austria, Belgia, Brazylia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Holandia, Niemcy, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy. ESO prowadzi ambitne programy dotyczące projektowania, konstrukcji i użytkowania silnych naziemnych instrumentów obserwacyjnych, pozwalając astronomom na dokonywanie znaczących odkryć naukowych. ESO odgrywa wiodącą rolę w promowaniu i organizowaniu współpracy w badaniach astronomicznych. ESO zarządza trzema unikalnymi, światowej klasy obserwatoriami w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada Bardzo Duży Teleskop (Very Large Telescope), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz dwa teleskopy do przeglądów. VISTA pracuje w podczerwieni i jest największym na świecie instrumentem do przeglądów nieba, natomiast VLT Survey Telescope to największy teleskop dedykowany przeglądom nieba wyłącznie w zakresie widzialnym. ESO jest europejskim partnerem dla rewolucyjnego teleskopu ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. ESO planuje obecnie 40-metrowej klasy Ekstremalnie Wielki Teleskop Europejski (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope - E-ELT), który stanie się “największym okiem świata na niebo”.

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) jest międzynarodowym urządzeniem astronomicznym, które powstaje w partnerstwie pomiędzy Europą, Ameryką Północną i Azją Wschodnia, we współpracy z Chile. ALMA jest finansowana w Europie przez Europejskie obserwatorium Południowe (ESO), w Ameryce Północnej przez U.S. National Science Foundation (NSF), we współpracy z National Research Council of Canada (NRC) oraz National Science Council of Taiwan (NSC), a w Azji Wschodniej przez National Institutes of Natural Sciences (NINS), we współpracy z Academia Sinica na Tajwanie. Konstrukcja i operowanie ALMA w imieniu Europy jest kierowane przez ESO, w imieniu Ameryki Północnej przez National Radio Astronomy Observatory (NRAO), zarządzane przez Associated Universities, Inc. (AUI), a w imieniu Azji Wschodniej przez National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). Joint ALMA Obsservatory (JAO) umożliwia wspólne kierowanie i zarządzanie konstrukcją, testowaniem i operowaniem ALMA.

Linki

• Publikacja naukowa
• Informacja o APEX
• Zdjęcia związane z APEX

Kontakt

Ryan Hickox
Dartmouth College
Hanover, New Hampshire, USA
Tel.: +1 603 646 2962
E-mail: ryan.c.hickox@dartmouth.edu

Douglas Pierce-Price
ESO ALMA/APEX Public Information Officer
Garching, Germany
Tel.: +49 89 3200 6759
E-mail: dpiercep@eso.org

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych