Astronomowie często napotykają w swoich obserwacjach zjawiska, które są nie tylko trudne do wyjaśnienia, ale wręcz niemożliwe do opisania. Im dalej patrzymy w kosmos, tym więcej takich zjawisk znajdujemy. Sugerujemy, abyś zapoznał się z kilkunastoma najciekawszymi galaktycznymi zjawiskami i osobliwościami zebranymi przez lata żmudnej kontemplacji kosmosu.
Galaktyka Triangulum II
Znajdująca się blisko krawędzi Drogi Mlecznej galaktyka Triangulum II zadziwiła już wielu astronomów swoimi niesamowicie szybkimi gwiazdami. Nasz malutki galaktyczny sąsiad zawiera ich rekordowo małą liczbę - tylko około 1000 (na przykład w Drodze Mlecznej jest ich 100 miliardów). Jednak w Triangulum II czai się kolosalna masa.
Obserwując tę galaktykę, Wielki Teleskop Kecka, znajdujący się na wulkanie Mauna Kea na Hawajach, zaobserwował sześć gwiazd poruszających się znacznie szybciej niż oczekiwano. Faktem jest, że galaktyka jest tak ciemna, że tylko te sześć gwiazd było widoczne przez teleskop. Jednak nawet dzięki tym gwiazdom naukowcy byli w stanie obliczyć siły grawitacyjne Triangulum II i jego całkowitą masę. Okazało się, że galaktyka jest masywniejsza niż łączna masa wszystkich jej gwiazd.
Naukowcy odkryli, że ta galaktyka zawiera najwyższe stężenie ciemnej materii spośród wszystkich badanych wcześniej galaktyk. Niemniej jednak francuscy astronomowie z Uniwersytetu w Strasburgu uważają, że przyczyną tak silnego rozpraszania gwiazd i zaciemnienia galaktyki jest efekt sił grawitacyjnych galaktyk sąsiadujących z Triangulum II.
Tak wysokie stężenie ciemnej materii w Triangulum II daje naukowcom bezpośrednią możliwość podjęcia próby zbadania tej dziwnej substancji, która stanowi 24% całkowitej masy wszechświata. Ze względu na to, że galaktyka ta zawiera bardzo mało gwiazd, praktycznie nie wytwarza promieniowania gamma, co daje szansę na wykrycie sił promieniowania rentgenowskiego podczas interakcji ciemnej materii. Ponieważ galaktyka jest praktycznie martwa, sygnały te powinny być rejestrowane wyraźnie, z niewielkimi lub żadnymi zniekształceniami wynikającymi z wielu kosmicznych źródeł energii obecnych w bardziej „żywych” obszarach.
Film promocyjny:
Tajemniczy galaktyczny pierścień
Astronomowie amerykańscy i węgierscy natknęli się ostatnio na strukturę w kosmosie, która okazała się tak ogromna, że aż trudno uwierzyć w jej istnienie. Struktura ta okazała się gromadą galaktyk, które utworzyły rodzaj pierścienia rozciągającego się na prawie 5 miliardów lat świetlnych. Obiekt ten jest tak ogromny, że na nocnym niebie w zakresie optycznym wyglądałby 70 razy na większy niż pełny dysk księżyca.
Astronomowie byli w stanie obliczyć szacunkową wielkość tego kosmicznego pierścienia ze względu na podobieństwo siedmiu obserwowanych błysków promieniowania gamma - jednego z największych zjawisk uwalniania energii wybuchu w kosmosie. Wybuchy promieniowania gamma zwykle występują, gdy gwiazda przechodzi w superjasną supernową, a następnie zamienia się w czarną dziurę.
Ponieważ obserwowane rozbłyski znajdowały się praktycznie w tej samej odległości od siebie, astronomowie założyli, że są częścią tej samej kosmicznej megastruktury. Oczywiście nie należy też odrzucać prawdopodobieństwa przypadku. Istnienie galaktycznego pierścienia tej wielkości jest sprzeczne z naszymi modelami kosmologicznymi, które opisują limit rozmiarów największych obiektów we Wszechświecie, który według tych modeli wynosi około 1,2 miliarda lat świetlnych.
A nawet jeśli ten pierścień istnieje, dlaczego jest taki duży? Nikt jeszcze nie zna odpowiedzi na to pytanie. Istnieją jednak sugestie, że ta sama tajemnicza ciemna materia jest w jakiś sposób odpowiedzialna za tworzenie takich obiektów kosmicznych o niesamowitych rozmiarach.
Tayna Galaxy
Łącząc moc teleskopów kosmicznych Hubble'a i Spitzera, astronomowie odkryli jeden z najbardziej odległych obiektów we wszechświecie. Jednocześnie naukowcy uważają, że obiekt ten pojawił się zaledwie 400 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Oznacza to, że jest to również jeden z najstarszych obiektów we Wszechświecie. Obiekt ten jest ledwo widoczną i skrajnie wyblakłą galaktyką, zwaną Tayna, co w dialekcie południowoamerykańskim oznacza „pierworodny”. Jak dotąd naukowcy odkryli 22 z tych „pierworodnych” galaktyk, które powstały wkrótce po Wielkim Wybuchu.
Odnalezienie galaktyki Tayna wymagało mocy dwóch najlepszych teleskopów kosmicznych ludzkości, a gromada galaktyk MACS J0416.1-2403, znajdująca się około czterech miliardów lat świetlnych od nas, była bardzo pomocna. Ta gromada galaktyk, o masie biliarda Słońc, przyciąga niesamowitą ilość światła, tworząc soczewkę grawitacyjną i umożliwiającą widok na Tajnę, która jest zasadniczo za nią. Teleskop Jamesa Webba, który ma zostać wysłany w kosmos w 2018 roku, da nam lepszy obraz tej galaktyki i dostarczy znacznie więcej szczegółów na temat tego przedstawiciela pierwszych galaktycznych obiektów we Wszechświecie.
Niania galaktyczna
Astronomowie nie są do końca pewni swojej wiedzy o tym, jak rodzą się galaktyki. Powszechnie przyjmuje się, że galaktyki pobierają całą niezbędną materię do powstania ze środowiska międzygalaktycznego. Są jednak inne założenia. Według jednego z nich początkowe formowanie się galaktyki następuje w wyniku gęstego nagromadzenia ciemnej materii, wokół której zaczynają gromadzić się chmury wodoru i innych gazów, przyciągane przez siły grawitacyjne. Inna teoria mówi, że galaktyki powstają z materii z określonego źródła. Pierwsza opcja jest zbyt długa, aby można ją było zweryfikować na podstawie danych obserwacyjnych. Nikt nigdy nie patrzył na drugą.
Przynajmniej do niedawna. Naukowcy z California Institute of Technology, używając instrumentu Cosmic Web Imager zamontowanego na teleskopie Hale'a w Obserwatorium Palomar, odkryli dysk protogalaktyczny (bardzo młoda, dopiero formująca się galaktyka) znajdujący się 10 miliardów lat świetlnych od nas. Składa się z gorącego gazu, którego objętość zwiększa się o zimny gaz, który młoda galaktyka otrzymuje z włókna tak zwanej kosmicznej sieci, obok której galaktyka się formuje. Naukowcy uważają, że jest to pierwszy bezpośredni dowód na istnienie Kosmicznej Sieci, która jednoczy wszystko we wszechświecie.
Ze względu na przypadkowe umieszczenie dwóch kwazarów w tym obszarze kosmosu, część pajęczyny, która dostarcza gaz do nowo powstałej galaktyki, rozgrzała się, co pozwoliło naukowcom określić jej obecność.
„Wielkie oburzenie Magellana”
Wielki Obłok Magellana (LMC) i jego karłowaty towarzysz, Mały Obłok Magellana (MMO), to nasze najbliższe sąsiednie galaktyki, znajdujące się w odległości około 160 000 i 200 000 lat świetlnych od nas. Jako największe galaktyki karłowate w pobliżu Drogi Mlecznej można je łatwo zobaczyć na południowej półkuli nocnego nieba.
Naukowcy zauważają, że z LMC dzieje się coś dziwnego. W Mgławicy Tarantula, która jest częścią LMC, astronomowie odkryli prawdziwy inkubator formowania się gwiazd. Ale, jak się okazało, powstaje tutaj znacznie mniej gwiazd, niż się wydaje na pierwszy rzut oka.
Faktem jest, że około 5 procent z 5900 badanych dużych i bardzo dużych gwiazd znajdujących się w LMC nie należy do tej galaktyki. BMO faktycznie ukradł je z IMO. Naukowcy doszli do tego wniosku po odkryciu, że gwiazdy te obracają się w przeciwnym kierunku niż pozostałe. Co więcej, skład chemiczny tych gwiazd wcale nie jest podobny do tego zwykle charakterystycznego dla gwiazd LMC. Te gwiazdy zawierają znacznie więcej ciężkich pierwiastków, takich jak żelazo i wapń. Naukowcy uważają, że taka płodność Mgławicy Tarantula wynika właśnie z faktu, że LMC kradnie gwiazdy z IMO. Ponadto BMO nie waha się pożerać gazu od swojego kosmicznego sąsiada. W tym przypadku gaz przyspiesza tak silnie, że „zapala” pozostałe gazy między dwiema galaktykami.
Galaxy Hercules A
W centrum galaktyki Hercules A (3C 348) znajduje się gigantyczna czarna dziura o masie 2,5 miliarda Słońc! Jest 1000 razy masywniejsza niż czarna dziura Drogi Mlecznej i wytwarza dwa gigantyczne strumienie plazmy, które zaciemniają praktycznie całą galaktykę, w której się znajdują. Co więcej, rozciągające się przez 1,5 miliona lat świetlnych strumienie plazmy przesłaniają inne galaktyki, w tym Drogę Mleczną, która ma 15 razy mniejszą średnicę. Ilość znalezionej tu energii jest bardzo trudna do opisania. Odrzut wyjściowy czarnej dziury w centrum w odpowiedniku fal radiowych jest miliard razy większy niż w przypadku naszego Słońca.
To wystarczy, aby Herkules A stał się jednym z najjaśniejszych źródeł fal radiowych, jakie kiedykolwiek zaobserwowano. Różowo-czerwona wiązka na powyższym obrazku to plazma cząstek atomowych i pól magnetycznych przyspieszonych do prędkości relatywistycznych (prawie prędkości światła). Duże gromady kuliste na krawędziach najprawdopodobniej wskazują na wiele wczesnych, niesamowitych wybuchów.
Niestety wszystko to jest niewidoczne gołym okiem, to znaczy jest tylko przedstawieniem artysty. Obraz powstał na podstawie danych optycznych z Wide Field Camera 3 teleskopu Hubble'a, a także obserwacji radioteleskopu Very Large Array (Super Large Antenna Array).
Starożytne białe karły Drogi Mlecznej
Nasza galaktyka jest bardzo stara. Jest prawie tak stary jak sam wszechświat. Obserwując centralny słupek Drogi Mlecznej astronomowie odkryli gromadę 70 białych karłów - gęstych i zwartych gwiazd o masie Słońca (lub nawet większej), ale nie większej niż Ziemia.
Oczywiście w słupku jest znacznie więcej gwiazd, ale naukowców interesowała konkretna grupa znajdująca się we względnej otwartości od pyłu kosmicznego i znajdująca się około 25 000 lat świetlnych od Ziemi.
Teraz te gwiazdy to nic innego jak astronomiczne relikty, jednak według naukowców mogą nam powiedzieć, jak pojawiła się nasza galaktyka. Uważa się, że niektóre białe karły mają ponad 12 miliardów lat. Ponadto naukowcy uważają, że te białe karły należały do gwiazd, które kiedyś „zasiały” naszą galaktykę. Od nich zaczęła się historia Drogi Mlecznej. Miliony gwiazd, które zakończyły swój cykl życia, poszły w ich ślady, rozpraszając swoją materię na ponad 100 000 lat świetlnych.
Niezwykle jasna galaktyka
Kosmiczny Teleskop WISE NASA odkrył najjaśniejszą galaktykę, jaką kiedykolwiek znaleziono. Jego jasność odpowiada ponad 300 bilionów słońc. Fotony omawianej galaktyki WISE J224607.57-052635.0 musiały przebyć 12,5 miliarda lat, aby przekazać nam swoją wiadomość i dać wyobrażenie o tym, jak faktycznie wyglądał wszechświat u zarania swoich narodzin.
Galaktyka ta jest tak jasna, że trudno nawet spojrzeć na jej pełny obraz w widoku artysty, który widać powyżej. Jednak swoją jasność wcale nie zawdzięcza gwiazdom. Galaktyka jest tak jasna z powodu swojej czarnej dziury. Jest tak masywny, że do pewnego stopnia poddaje w wątpliwość nasze rozumienie fizyki.
Naukowcy są zaskoczeni, że wczesny wszechświat mógł być przystanią dla takich obiektów kosmicznych. Zwykle czarne dziury mają ograniczone „obżarstwo”, a przeszłość nie wystarczyłaby, aby pochłonęły całą galaktykę. Jednak ta czarna dziura była w stanie w jakiś sposób kilkakrotnie pokonać „granicę swojej żarłoczności”, aż osiągnęła masę, którą ma teraz. Tak bardzo „obżarła się”, że teraz uwalnia (zwraca) gigantyczną ilość energii, która dosłownie uderza w znajdujący się tutaj gigantyczny kokon gazu, który w końcu zaczyna świecić olśniewającą aurą.
Malutka galaktyka z gigantyczną czarną dziurą
Ultrakompaktowa galaktyka karłowata M60-UCD1 może zmienić nasze rozumienie czarnych dziur i ogólnie koncepcji galaktyk karłowatych. Ma tylko 300 lat świetlnych średnicy, co stanowi zaledwie 0,2% wielkości Drogi Mlecznej. Jednak ta galaktyka zawiera czarną dziurę o masie odpowiadającej 21 milionom słońc. Dla porównania, czarna dziura w centrum Drogi Mlecznej jest znacznie większa, ale ma masę zaledwie 4 milionów Słońc.
Do niedawna uważano, że rozmiar galaktyk i rozmiar czarnych dziur są ze sobą powiązane. Jednak to odkrycie podważyło ten model i sugeruje, że rozmiary tych dwóch obiektów kosmicznych mogą być całkowicie niewspółmierne. Naukowcy mają na to wytłumaczenie.
Faktem jest, że M60-UCD1 nie zawsze była galaktyką karłowatą. Astronomowie z University of Utah (USA) uważają, że w tej galaktyce znajdowało się kiedyś 10 miliardów gwiazd. Jednak zbliżyła się zbytnio do swojego większego galaktycznego sąsiada, który faktycznie ją okradł. W rezultacie w galaktyce pozostaje tylko około 140 milionów gwiazd. To sprawia, że M60-UCD1 jest ostatecznie jedną z najmniejszych galaktyk z masywną czarną dziurą w środku. Jednak to samo założenie naukowców nasuwa inne pytania. Czy galaktyki karłowate „zawiodły” duże galaktyki, czy też wszystkie padły ofiarą swoich większych sąsiadów w którymś momencie swojej historii?
Galaxy EGS8p7
Galaktyka EGS8p7 licząca 13,2 miliarda lat jest tak stara, że nie powinniśmy jej widzieć. Po Wielkim Wybuchu wszechświat przez pewien czas był gorącą gromadą protonów i elektronów. Po okresie chłodzenia cząsteczki połączyły się tworząc obojętny wodór. Najważniejsze jest to, że w tym przypadku nasze teleskopy nie byłyby w stanie wykryć wczesnego światła Wszechświata, ponieważ musiałoby ono przejść przez wiele różnych zniekształceń.
Po pojawieniu się galaktyk i innych źródeł energii we Wszechświecie dokonały one rejonizacji gazu, rozproszyły jego gęstą nagromadzenie i otworzyły drogę dla światła. Jednak zdarzenie to wydarzyło się około miliarda lat później, więc EGS8p7 jest zbyt daleko od nas, abyśmy mogli je zobaczyć. A jednak astronomowie w jakiś sposób zauważają, że byli w stanie uchwycić linię Lyman-alfa galaktyki, która jest rodzajem kodu kreskowego. Objawia się, gdy stosunkowo młoda gwiazda zaczyna emitować światło ultrafioletowe do otaczającego gazu, pozostawiając po sobie sygnaturę termiczną. Podpis ten został wykryty przez spektrometr MOSFIRE w Obserwatorium Kecka na Hawajach.
A jednak linia Lyman-alfa galaktyki EGS8p7 powinna pozostać ukryta przez wczesny nieprzejrzysty obojętny wodór. Astronomowie nie są do końca pewni, w jaki sposób światło z EGS8p7 udaje się przebić przez taką przeszkodę. Istnieje przypuszczenie, że promieniowanie lokalnych gwiazd jest tak silne, że zjonizowało część Wszechświata znacznie wcześniej niż inne galaktyki.
Bonus: Pierścień Andromedy
Nasza najbliższa sąsiadka, galaktyka Andromeda (M31), jest otoczona olbrzymim pierścieniem (lub halo). Sama Andromeda jest dwukrotnie większa od Drogi Mlecznej i rozciąga się na ponad 200 000 lat świetlnych. Co więcej, jego halo zajmuje około 2 milionów lat świetlnych. Działa jak latarnia morska dla astronomów szukających tutaj kwazarów. Światło ultrafioletowe, które dotarło do instrumentów naukowych Kosmicznego Teleskopu Hubble'a, dało naukowcom wyobrażenie o tym, jak taki gigantyczny pierścień gazu może uformować się wokół Andromedy.
Wykonany częściowo z gazu galaktycznego, pierścień jest rodzajem ogromnego magazynu materii dla przyszłych i wschodzących gwiazd. Jest również bogaty w ciężkie pierwiastki utworzone przez supernowe, znajdujące się na obrzeżach Andromedy i wyrzucone poza jej granice. Niestety, sam pierścień jest niewidoczny dla ludzkiego oka, ale na nocnym niebie byłby 100 razy większy od średnicy księżyca w pełni.
Nikolay Khizhnyak