eso1727ru — Научный релиз

ALMA обнаружила гигантские резервуары турбулентного газа в удаленных галактиках

Впервые зарегистрированы молекулы CH+ в удаленных галактиках со вспышками звездообразования

30 августа 2017 г.

30 августа 2017 г.
Телескоп ALMA зарегистрировал турбулентные скопления холодного газа вокруг далеких галактик со вспышками звездообразования. В ходе этого исследования впервые обнаружены молекулы CH+, что открывает новое направление изучения критической эпохи звездообразования во Вселенной. Присутствие этих молекул дает ключ к разгадке необычной продолжительности периода быстрого звездообразования в ранних галактиках. Результат публикуется в журнале Nature.

Группа ученых под руководством Эдит Фальгароне (Edith Falgarone) из Ecole Normale Supérieure и Парижской обсерватории (Париж,Франция) на телескопе ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) зарегистрировала излучение углеводорода CH+ [1] в удаленных галактиках со вспышками звездообразования (starburst galaxies[2]. Интенсивное излучение CH+ было инентифицировано в пяти из шести исследованных галактик, в том числе в «Космической Реснице» (eso1012[3]. Новые данные помогут понять процессы эволюции галактик, в частности, то, как среда, окружающая галактику, поставляет материал для звездообразования.

CH+ является особенной молекулой. Для ее образования требуется много энергии, кроме того, она очень химически активна, а значит, должна быть короткоживущей и неспособной переноситься на большие расстояния. Поэтому присутствие CH+ позволяет проследить траетории энергетических потоков внутри галактик и в их окрестностях”, -- говорит Мартин Цваан (Martin Zwaan), сотрудник ESO, участвовавший в исследовании.

То, как молекулы CH+ помогают отслеживать передачу энергии, можно проиллюстрировать на примере судна в тропическом океане в темную безлунную ночь. При соответствующих условиях плывущее судно окружено светящимся планктоном. Турбулентность, которая возникает в окружающей судно воде, возбуждает планктон, который, с одной стороны, хорошо виден на фоне более глубоких темных слоев воды, а с другой – отмечает границы зон турбулентности. Подобно планктону, молекулы CH+ образуются только в малых областях диссипации турбулентных движений газа – именно поэтому их обнаружение позволяет проследить процессы переноса энергии в масштабе галактик.

Наблюдаемое излучение CH+ указывает на присутствие плотных ударных волн, порождаемых горячими и быстродвижущимися галактическими ветрами, которые в свою очередь образуются в областях звездообразования внутри галактик. Эти ветры в процессе своего движения сквозь всю галактику выталкивают из нее вещество, но вследствие их собственных турбулентных движений часть этого материала вновь захватывается гравитационным притяжением галактики и образует гигантские турбулентные хранилища холодного разреженного газа, простирающиеся на более, чем 30 000 световых лет от галактической области звездообразования [4].

С помощью CH+ мы видим, что энергия переносится крупномасштабными – размером со всю галактику – ветрами и затем превращается в турбулентные движения, происходящие внутри прежде не наблюдавшихся резервуаров холодного газа вокруг галактик”, -- говорит Фальгароне, основной автор новой работы. “Наши результаты не согласуются с теорией эволюции галактик: возбуждая турбулентность в скоплениях газа, галактические ветры активизируют звездообразование вместо того, чтобы его подявлять, и тем самым продлевают фазу активного образования звезд в галактике.

Согласно исследованию, сами по себе галактические ветры не могут обеспечить достаточными запасами вещества обнаруженные газовые скопления. Поэтому предполагается, что эти массы газа возникают вследствие слияний галактик или аккреции скрытых газовых потоков, что предсказывается современной теорией.

Это открытие – большой шаг к пониманию того, как в ранней Вселенной регулируется приток вещества в окрестности галактик с наиболее интенсивными вспышками звездообразования”, -- говорит научный руководитель ESO (Director for Science) Роб Айвисон (Rob Ivison), соавтор работы. “Мы видим на примере этого исследования, как многого можно достичь, когда ученые, занимающиеся различными направлениями, объединяют усилия, эксплуатируя возможности одного из самых мощных телескопов мира”.

Примечания

[1] CH+ является ионом молекулы CH, которую химики называют метилидином. Это одна из первых трех молекул, обнаруженных в межзвездной среде. Со времени ее открытия в начале 1940-х, присутствие CH+ в межзвездной среде было загадкой, так как этот радикал очень химически активен и поэтому исчезает гораздо быстрее, чем другие молекулы.

[2] Эти галактики отличаются гораздо более высоким темпом звездообразования по сравнению с спокойными галактиками типа Млечного Пути. Поэтому именно они идеально подходят для изучения процессов роста галактик и взаимодействий между газом, пылью, звездами и черными дырами в центрах галактик.

[3] На ALMA были получены спектры каждой галактики. Спектр образуется, когда свет астрономического объекта разлагается на его составляющие по цветам (или длинам волн) – так же, как капельки света рассеивают белый свет и образуют радугу. Каждый химический элемент отличается особым спектром, и поэтому спектры используются для изучения химического состава небесных тел.

[4] Эти турбулентные резервуары рассеянного газа, возможно, имеют ту же природу, что и гигантские светящеся гало вокруг удаленных квазаров.

Узнать больше

Результаты исследования представлены в статье “Large turbulent reservoirs of cold molecular gas around high redshift starburst galaxies”, E. Falgarone и др., публикуемой в Nature 30 августа 2017 г.

Состав исследовательской группы: E. Falgarone (Ecole Normale Supérieure and Observatoire de Paris, France), M.A. Zwaan (ESO, Germany), B. Godard (Ecole Normale Supérieure and Observatoire de Paris, France), E. Bergin (University of Michigan, USA), R.J. Ivison (ESO, Germany; University of Edinburgh, UK), P. M. Andreani (ESO, Germany), F. Bournaud (CEA/AIM, France), R. S. Bussmann (Cornell University, USA), D. Elbaz (CEA/AIM, France), A. Omont (IAP, CNRS, Sorbonne Universités, France), I. Oteo (University of Edinburgh, UK; ESO, Germany) и F. Walter (Max-Planck-Institut für Astronomie, Germany).

Европейская Южная Обсерватория (ESO, European Southern Observatory) -- ведущая межгосударственная астрономическая организация Европы и самая продуктивная в мире наземная астрономическая обсерватория. В ее работе участвуют 16 стран: Австрия, Бельгия, Бразилия, Великобритания, Германия, Дания, Испания, Италия, Нидерланды, Польша, Португалия, Финляндия, Франция, Чешская Республика, Швейцария и Швеция, а также Чили, предоставившая свою территорию для размещения обсерваторий ESO. ESO проводит в жизнь масштабную программу проектирования, строительства и эксплуатации мощных наземных наблюдательных инструментов, позволяющих астрономам выполнять важнейшие научные исследования. ESO также играет ведущую роль в организации и поддержке международного сотрудничества в области астрономии. ESO располагает тремя уникальными наблюдательными пунктами мирового класса, находящимися в Чили: Ла Силья, Параналь и Чахнантор. В обсерватории Параналь установлен Очень Большой Телескоп ESO (The Very Large Telescope, VLT), работающий также в режиме крупнейшего в мире оптического телескопа-интерферометра (Very Large Telescope Interferometer, VLTI), и два широкоугольных телескопа с большим полем зрения: крупнейший в мире телескоп для выполнения обзоров неба в инфракрасных лучах VISTA и Обзорный Телескоп VLT (VLT Survey Telescope) -- крупнейший инструмент для обзоров неба в видимом свете. ESO также является одним из основных партнеров по эксплуатации двух инструментов на плато Чахнантор: APEX и крупнейшего астрономического проекта современности ALMA. На Серро Армазонес, недалеко от Параналя, ESO ведет строительство 39-метрового Чрезвычайно Большого Телескопа ELT, который станет «величайшим оком человечества, устремленным в небо».

Ссылки

Контакты

Kirill Maslennikov
Pulkovo Observatory
St.-Petersburg, Russia
Телефон: 89112122130
Сотовый: 89112122130
Email: kirill.maslennikov1@gmail.com

Edith Falgarone
Ecole Normale Supérieure — Observatoire de Paris
Paris, France
Телефон: +33 01 4432 3347
Email: edith.falgarone@ens.fr

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Телефон: +49 89 3200 6655
Сотовый: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org

Connect with ESO on social media

Перевод пресс-релиза ESO eso1727.

О релизе

Релиз №:eso1727ru
Название:Cosmic Eyelash
Тип:Local Universe : Galaxy : Activity : Starburst
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Science data:2017Natur.548..430F

Изображения

Подпитка газом удаленных галактик со вспышками звездообразования: взгляд художника
Подпитка газом удаленных галактик со вспышками звездообразования: взгляд художника
ALMA: вид «Космической Ресницы»
ALMA: вид «Космической Ресницы»

Видео

«Полет» к Космической Реснице
«Полет» к Космической Реснице

Также смотрите наши