Gromady galaktyk to największe przestrzenie we Wszechświecie, zawierające setki, a nawet tysiące galaktyk. W gęstym i niegościnnym środowisku tych gromad galaktyki aktywnie oddziałują na siebie, co może zakończyć lub spowolnić formowanie się gwiazd. Astronomowie chcą wiedzieć, dlaczego.
Galaktyki umierają w najbardziej skrajnych zakątkach wszechświata. Ich tworzenie się gwiazd ustaje, a astronomowie chcą wiedzieć, dlaczego.
Liczą na to uczestnicy dużego projektu prowadzonego przez Kanadyjczyków. W swojej pracy wykorzystają jeden z najnowocześniejszych teleskopów. Nowy program nazywa się VERTICO, a jego celem jest szczegółowe zbadanie, w jaki sposób środowisko zabija jego galaktyki.
Jako kierownik naukowy tego programu kieruję zespołem 30 specjalistów, którzy przy użyciu dużego kompleksu milimetrowego Atacam (ALMA) rejestrują wodór cząsteczkowy o wysokiej rozdzielczości w stanie gazowym w 51 galaktykach z najbliższej gromady galaktyk zwanej gromadą w Pannie.
Kompleks Atacama o wartości 1,4 miliarda dolarów został oddany do użytku w 2013 roku. Jest to zestaw anten składający się z kilku połączonych ze sobą radioteleskopów zainstalowanych na wysokości 5000 metrów na pustyni Atakama w północnym Chile. Jest wynikiem międzynarodowych partnerstw między Europą, USA, Kanadą, Japonią, Koreą Południową, Tajwanem i Chile. Jako największy obecnie realizowany naziemny projekt astronomiczny, ALMA jest najbardziej zaawansowanym kompleksem teleskopów fal milimetrowych. Jest idealny do badania gromad gęstego, zimnego gazu, z którego powstają nowe gwiazdy, ponieważ gazu tego nie widać w widzialnej części widma.
Ambitne programy badawcze ALMA, takie jak VERTICO, mają na celu rozwiązywanie strategicznych problemów naukowych, które prowadzą do znacznych postępów i przełomów w tej dziedzinie.
Gromady galaktyk
Film promocyjny:
Sposób, w jaki galaktyki żyją we Wszechświecie, ich interakcje ze swoim międzygalaktycznym środowiskiem oraz między sobą, ma duży wpływ na ich zdolność do tworzenia gwiazd. Jednak pytanie, w jaki sposób dokładnie ta międzygalaktyczna przestrzeń determinuje życie i śmierć galaktyk, pozostaje bez odpowiedzi.
Gromady galaktyk to najbardziej masywne i największe przestrzenie we Wszechświecie, zawierające setki, a nawet tysiące galaktyk. Gdzie jest masa, tam jest grawitacja. Kolosalne siły grawitacyjne obecne w gromadach przyspieszają galaktyki do ogromnych prędkości, często tysięcy kilometrów na sekundę, a także ogrzewają plazmę w przestrzeni międzygalaktycznej do tak wysokich temperatur, że zaczyna ona emitować promienie X.
W gęstym i niegościnnym środowisku tych gromad galaktyki aktywnie oddziałują ze swoim otoczeniem i między sobą. Ta interakcja może zakończyć lub spowolnić formowanie się gwiazd.
Zrozumienie, które mechanizmy chłodzące zatrzymują powstawanie gwiazd i jak to robią, jest głównym zadaniem uczestników wspólnego programu VERTICO.
Cykl życia galaktyk
Kiedy galaktyki w swoich gromadach zapadają się, plazma międzygalaktyczna może szybko usunąć swój gaz w gwałtownej reakcji zwanej odpływem pływowym. Kiedy paliwo tworzące gwiazdy zostaje usunięte, w zasadzie zabija galaktykę i zamienia ją w martwy obiekt, w którym nie powstają już gwiazdy.
Ponadto wysoka temperatura gromad może powstrzymać chłodzenie się gorących gazów i ich zagęszczanie, na podstawie którego powstają galaktyki. W tym przypadku gaz w galaktyce nie jest aktywnie usuwany przez środowisko, ale jest konsumowany w postaci gwiazd. Proces ten prowadzi do powolnego, ale nieuchronnego zatrzymania procesu formowania się gwiazd. To zakończenie ma dość dziwną i bolesną nazwę: wyczerpanie lub uduszenie.
Procesy te mogą przebiegać na różne sposoby, ale każdy z nich pozostawia unikalny i możliwy do zidentyfikowania ślad w gazie tworzącym gwiazdy galaktyki. Jednym z głównych zadań programu VERTICO jest poskładanie tych ścieżek w całość i stworzenie obrazu tego, jak gromady powodują zmiany w galaktykach. Opierając się na wynikach wieloletniej pracy nad badaniem ewolucji galaktycznej i wpływu na nią środowiska międzygalaktycznego, chcemy rozwiązać nowe, bardzo ważne zagadki.
Idealny przedmiot badań
Gromada Panna to idealna lokalizacja do tak szczegółowej eksploracji kosmosu. Jest to najbliższa nam duża gromada galaktyk i właśnie się tworzy. Oznacza to, że możemy uzyskać statyczny obraz galaktyk na różnych etapach ich cyklu życia. Pozwoli nam to stworzyć szczegółowy obraz tego, jak proces powstawania gwiazd jest przerywany w galaktykach.
Galaktyki w gromadzie Panny są obserwowane na prawie wszystkich długościach fal widma elektromagnetycznego (na przykład fale radiowe, fale optyczne, światło ultrafioletowe). Ale nie możemy jeszcze obserwować gazu gwiazdotwórczego (odbywa się to w zakresie milimetrów) z wymaganą dokładnością i rozdzielczością. VERTICO, jako jeden z największych programów eksploracji galaktyk ALMA, stworzy mapy o wysokiej rozdzielczości molekularnego wodoru gazowego (paliwa do formowania się gwiazd) dla 51 galaktyk.
Po uzyskaniu danych z tej dużej próbki galaktyk w kompleksie Atakam, możemy dokładnie zrozumieć, który mechanizm chłodzenia - odpływ lub wyczerpanie pływowe - zabija galaktyki w ekstremalnych środowiskach i jak.
Mapując gaz tworzący gwiazdy w galaktykach, które są niepodważalnymi przykładami ochładzania środowiska, członkowie VERTICO poszerzą naszą wiedzę na temat formowania się i rozwoju galaktyk w tych najbardziej nasyconych regionach Wszechświata.
Toby Brown