Po raz pierwszy w historii naukowcom udało się dostrzec silny „wiatr” cząsteczkowy w galaktyce oddalonej od nas o 12 miliardów lat świetlnych. Badając wszechświat takim jakim był gdy jego wiek stanowił mniej niż 10% obecnego Justin Spilker z University of Texas w Austin rzucił nowe światło na to jak pierwsze galaktyki regulowały procesy gwiazdotwórcze tak, aby nie ulec całkowitemu rozwianiu galaktyk. Wyniki badań opublikowano dzisiaj w periodyku Science.
„Galaktyki to skomplikowane, chaotyczne bestie, a według nas wypływy i wiatry stanowią istotny element ich powstawania i ewolucji regulując ich zdolność wzrostu” mówi Spilker.
Niektóre galaktyki takie jak Droga Mleczna czy Galaktyka Andromedy charakteryzują się stosunkowo powolnym tempem procesów gwiazdotwórczych – powstaje w nich średnio jedna gwiazda rocznie. W innych galaktykach zwanych także galaktykami gwiazdotwórczymi, mogą powstawać setki a nawet tysiące gwiazd rocznie. Tego szalonego tempa jednak nie da się utrzymywać w nieskończoność.
Aby uniknąć wypalenia w krótkotrwałym płomieniu chwały, niektóre galaktyki spowalniają swoje procesy gwiazdotwórcze wyrzucając – przynajmniej na jakiś czas – ogromne zapasy gazu w rozległe halo, z którego gaz ucieka całkowicie lub stopniowo powraca do galaktyki, napędzając kolejne okresy gwiazdotwórcze.
Jak dotąd, astronomowie nie byli w stanie bezpośrednio obserwować owych silnych wypływów na wczesnym etapie historii wszechświata, gdzie takie mechanizmy zapobiegały zbyt intensywnemu i zbyt szybkiemu wzrostowi galaktyk.
Obserwacje, jakie Spilker przeprowadził za pomocą teleskopu ALMA, wskazują – po raz pierwszy – na silny galaktyczny wiatr cząsteczkowy w galaktyce, którą obserwujemy taką jaką była gdy wszechświat miał zaledwie miliard lat. Uzyskane wyniki pozwalają nam dostrzec jak określone galaktyki we wczesnym wszechświecie były w stanie samodzielnie regulować tempo swojego wzrostu tak, aby mogły kontynuować procesy gwiazdotwórcze przez długie miliardy lat.
Astronomowie dostrzegli wiatry o tych samych rozmiarach, prędkości i masie w pobliskich galaktykach gwiazdotwórczych, jednak nowe obserwacje za pomocą ALMA przedstawiają najodleglejszy dotąd wypływ obserwowany we wczesnym wszechświecie.
Galaktyka skatalogowana jako SPT2319-55 znajduje się ponad 12 miliardów lat świetlnych od Ziemi i została odkryta za pomocą SPT (South Pole Telescope).
Obserwatorium ALMA było w stanie obserwować ten obiekt znajdujący się tak daleko od nas dzięki soczewce grawitacyjnej jaką jest inna galaktyka znajdująca się niemal dokładnie w linii między Ziemią a SPT2319-55. Soczewkowanie grawitacyjne sprawia, że galaktyki tła znajdujące się za soczewką wydają się większe i jaśniejsze, przez co naukowcy mogą badać je dokładniej niż byliby w stanie gdyby soczewki nie było. Astronomowie muszą wykorzystywać specjalistyczne oprogramowanie do usunięcia efektów soczewkowania grawitacyjnego i odtworzenia rzeczywistego obrazu odległych obiektów.
Uzyskane obrazy przedstawiają silny wiatr gazu gwiazdotwórczego opuszczający galaktykę z prędkością niemal 800 kilometrów na sekundę. Zamiast stałego, łagodnego wiaterku, mamy tutaj do czynienia z niewiarygodnie szybkim i nieregularnym wiatrem.
Wypływ został zarejestrowany dzięki milimetrowej sygnaturze cząsteczki zwanej hydroksylem (OH), która ujawniła się jako linia absorpcyjna – tto cień OH w jasnym podczerwonym promieniowaniu galaktyki.
Badacze zauważają, że wiatry molekularne stanowią wydajny sposób regulowania tempa wzrostu galaktyki. Takie wiatry mają prawdopodobnie swoje źródło w połączonym oddziaływaniu eksplozji supernowych oraz gwałtownych procesów tworzenia masywnych gwiazd lub w intensywnym uwalnianiu energii przez opadanie gazu na supermasywną czarną dziurę w centrum galaktyki.
„Jak na razie obserwowaliśmy tylko jedną galaktykę w tak ogromnej odległości, ale chcielibyśmy się dowiedzieć czy takie wiatry występują także w innych galaktykach i czy są czymś powszechnym” podsumowuje Spilker. „Jeżeli okaże się, że występują one praktycznie w każdej galaktyce, będziemy wiedzieli, że wiatry cząsteczkowe stanowią podstawowy sposób samoregulacji wzrostu przez galaktyki”.
Źródło: UT Austin