Wygasłe galaktyki, choć nie tworzą nowych gwiazd wciąż są aktywne
Międzynarodowy zespół naukowców pod kierownictwem doktoranta z Zakładu Astrofizyki Narodowego Centrum Badań Jądrowych Giuliano Lorenzona przeprowadził badania, które zmieniają sposób myślenia o tzw. „martwych” galaktykach.
Do tej pory sądzono, że masywne galaktyki nieaktywne czyli takie, w których nie powstają już nowe gwiazdy praktycznie całkowicie utraciły zimny gaz i pył, będące podstawowym budulcem gwiazd. Nowe wyniki pokazują, że rzeczywistość jest znacznie bardziej złożona.
Badania przeprowadzono z wykorzystaniem jednego z najczulszych obserwatoriów badających zimny Wszechświat czyli Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array. Naukowcy skupili się na masywnych galaktykach w polu COSMOS, obserwowanych takimi, jakimi były około czterech miliardów lat temu, a więc długo po zakończeniu ich głównej fazy formowania gwiazd. Dzięki wyjątkowej czułości teleskopu udało się wykryć bardzo słabe sygnały pochodzące zarówno od ziaren pyłu, jak i od tlenku węgla, związku chemicznego, który pozwala oszacować ilość wodoru cząsteczkowego, czyli głównego składnika gazu potrzebnego do powstawania gwiazd.
To jedno z najgłębszych jak dotąd badań zimnego ośrodka międzygwiazdowego w takich galaktykach. Co szczególnie ważne, po raz pierwszy na taką skalę udało się jednocześnie „zważyć” zarówno pył, jak i gaz w wielu nieaktywnych galaktykach. Wyniki okazały się zaskakująco zróżnicowane. Część galaktyk rzeczywiście niemal całkowicie wyczerpała swoje zasoby, co potwierdza klasyczny scenariusz ich ewolucji. Inne jednak, mimo że od dawna nie tworzą gwiazd, wciąż zawierają znaczne ilości gazu lub pyłu. W niektórych przypadkach proporcje między tymi składnikami są podobne do tych obserwowanych w aktywnych galaktykach, takich jak Droga Mleczna.
Odkrycie to ma duże znaczenie dla teorii ewolucji galaktyk. Pokazuje bowiem, że nie istnieje jedna uniwersalna droga „starzenia się” galaktyk. Zasoby gazu i pyłu mogą zanikać bardzo szybko w ciągu kilkuset milionów lat, albo znacznie wolniej, nawet przez kilka miliardów lat. Co więcej, oba te składniki mogą ewoluować niezależnie od siebie. Oznacza to, że proces wygaszania formowania gwiazd jest bardziej skomplikowany, niż dotąd zakładano, i może przebiegać inaczej w zależności od środowiska czy aktywności centralnej czarnej dziury.
Naukowcy planują łączyć dane z ALMA z obserwacjami prowadzonymi przez teleskop Webb’a
Badanie ma także praktyczne konsekwencje dla astronomów. Do tej pory często przyjmowano, że silna emisja pyłu automatycznie oznacza duże zasoby gazu. Nowe wyniki pokazują, że w przypadku starych galaktyk takie uproszczenie może prowadzić do błędnych wniosków. Aby rzetelnie ocenić, czy galaktyka rzeczywiście utraciła „paliwo” do tworzenia gwiazd, konieczne są bezpośrednie pomiary obu składników. To ważna wskazówka dla przyszłych obserwacji i interpretacji danych.
Projekt znacząco zwiększył liczbę nieaktywnych galaktyk, dla których bezpośrednio zmierzono stosunek pyłu do gazu, co daje znacznie pełniejszy obraz późnych etapów ich ewolucji. Naukowcy planują łączyć dane z ALMA z obserwacjami prowadzonymi przez James Webb Space Telescope, który w podczerwieni dostarcza szczegółowych informacji o starych gwiazdach i cieplejszym pyle. Takie połączenie pozwoli jeszcze lepiej zrozumieć, jak galaktyki zmieniają się po zakończeniu intensywnego okresu narodzin gwiazd.
Wyniki tych badań pokazują, że galaktyki uznawane za „wygasłe” wcale nie muszą być kosmicznymi reliktami bez dalszej historii. Nawet miliardy lat po ustaniu formowania gwiazd mogą zachowywać lub częściowo odbudowywać swój ośrodek międzygwiazdowy. To nie tylko korekta wcześniejszych modeli teoretycznych, ale także ważny krok w stronę pełniejszego zrozumienia, jak Wszechświat dojrzewa i zmienia się w czasie.
Źródło: Narodowe Centrum Badań Jądrowych
Czytaj też: Kosmiczne napoje przyszłości. Nowe emulsje mają wspierać zdrowie astronautów podczas długich misji
Grafika tytułowa: Patrick Boucher / Unsplash
