Науковці на чолі з Едіт Фальґароне (Edith Falgarone) з Вищої нормальної школи та Паризької обсерваторії з допомогою Великої міліметрової/субміліметрової антени Атакама (the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ALMA) виявили холодний газ (CH+) в турбулентному стані навколо далеких галактик з активним зореутворенням. Це відкриття проливає нове світло на процес утворення зір в галактиках. Результати дослідження оприлюднив журнал Nature.
Молекулу гідроксиду вуглецю CH+ [1] виявлено в п’яти з шести обстежених так званих галактик з активним зореутворенням [2], зокрема й в галактиці Cosmic Eyelash (eso1012) [3]. «CH+ — це особлива молекула. Для її утворення потрібно багато енергії і вона дуже реактивна — це означає, що час її існування дуже короткий і її не можна перемістити на великі відстані. Отже, CH+ вказує на потоки енергії в галактиках та їх околицях», — зауважив Мартін Зваан (Martin Zwaan), астроном з Південної астрономічної обсерваторії, співавтор дослідження.
На світлині, отриманій з допомогою телескопа ALMA, показано подвійне (внаслідок дії гравітаційної лінзи) зображення віддаленої галактики з активним зореутворенням Cosmic Eyelash. Телескоп ALMA було використано для виявлення турбулентних резервуарів холодного газу навколо цієї та інших таких галактик. Перше виявлення CH+ в далекому Всесвіті відкриває нове вікно дослідження у вирішальну епоху зореутворення. Фото з сайту www.eso.org.
Як CH+ вказує на слід енергії можна зрозуміти з такої аналогії. Ви в човні на поверхні океану в тропіках в темну, безмісячну ніч. Коли обставини належні, то навколо човна, який плаває, може «спалахнути» флюоресцентний планктон. Турбулентність, спричинена рухом човна в воді, збуджує планктон випромінювати світло. Воно, натомість, вказує на існування турбулентних ділянок в темній воді. Оскільки CH+ виникає тільки в невеликих ділянках — там, де розсіюються турбулентні рухи газу, її виявлення по суті дозволяє відстежувати енергію в галактичному масштабі.
На малюнку показано, як гази з віддалених галактик з активним зореутворенням, потрапляють у величезні турбулентні резервуари гарячого газу, що простягаються на 30 000 світлових років від центральних районів. Телескоп ALMA було використано для виявлення цих турбулентних резервуарів холодного газу навколо таких галактик. Перше виявлення CH+ в далекому Всесвіті відкриває нове вікно дослідження у вирішальну епоху зореутворення. Фото з сайту www.eso.org.
Спостережувана молекула СН+ вказує на щільні ударні хвилі, які живляться від гарячих, швидких галактичних вітрів, що походять з районів зореутворення в галактиці. Вітри переміщуються по галактиці й виштовхують матеріал з неї, але їхні турбулентні рухи такі, що частина матеріалу може бути знову захоплена силою тяжіння галактики. Цей матеріал збирається у величезні турбулентні резервуари холодного газу з низькою густиною, що простягаються на понад 30 000 світлових років від зони формування зір в галактиці [4].
«Завдяки CH+ ми довідалися, що енергію переносять сильні (галактичного масштабу) вітри, а далі вона переходить в турбулентний рух холодного газу в невидимих раніше резервуарах навколо галактик», — зазначила Фальґароне, провідний автор нової статті. «Наші результати кидають виклик теорії еволюції галактики. За сильної турбулентності в газових згустках (резервуарах) ці галактичні вітри поглиблюють фазу зореутворення, замість того, щоб її гасити».
Науковці з’ясували, що галактичні вітри не можуть поповнювати виявлені газові «сховища», і припускають: маса з’являється шляхом злиття галактик галактичними зливами або через накопичення під дією невидимих потоків газу, як це передбачає теперішня теорія.
«Це відкриття — великий крок вперед у нашому розумінні того, як відбувається регуляція припливу речовини навколо галактик в ранньому Всесвіті з найінтенсивнішим зореутворенням» — зазначив Роб Івісон (Rob Ivison), директор з наукових досліджень Європейської південної обсерваторії, один з авторів статті. «Це показує, чого можна досягти, коли об’єднуються науковці з різних дисциплін, щоб використати можливості найпотужнішого телескопа в світі».
Примітки
[1] CH+ — це іон молекули CH, яку в хімії називають метилідином, одна з трьох перших молекул, які коли-небудь були виявлені в міжзоряному середовищі. З моменту відкриття на початку 40-х років минулого століття присутність СН+ в міжзоряному просторі була загадкою, оскільки вона надзвичайно реактивна і, отже, зникає швидше, ніж інші молекули.
[2] Ці галактики відомі набагато вищою швидкістю утворення зір, як порівняти з спокійними галактиками, схожими на Молочний Шлях, що робить такі об’єкти ідеальними для вивчення росту галактик та взаємодії між газом, пилом, зорями та чорною дірою в центрі галактики.
[3] ALMA використовували для отримання спектрів кожної галактики. Спектр — це запис світла, зазвичай, астрономічного об’єкта, розбитий на різні кольори (або довжини хвиль), так само, як дощові краплі розсіюють світло, утворюючи веселку. Оскільки кожен елемент має унікальний «відбиток пальця» в спектрі, то їх (спектри) можна використовувати для визначення хімічного складу спостережуваних об’єктів.
[4] Ці турбулентні резервуари дифузного газу можуть мати такий же характер, як гігантські світні гало, що видно навколо далеких квазарів.
За інф. з сайту www.eso.org підготував Іван Крячко
