ALMA zaznamenala vzdálenou kolidující galaxii ztrácející schopnost tvořit hvězdy

ESO 001/21 tisková zpráva

Galaxie zakončují aktivní fázi svého života v okamžiku, kdy se v nich přestanou tvořit nové hvězdy. Až dosud se ale astronomům nedařilo spolehlivě zdokumentovat tento proces ve vzdáleném vesmíru. S použitím radioteleskopu ALMA, jehož evropským partnerem je ESO, vědci objevili galaxii, která přišla téměř o polovinu plynu potřebného pro formování dalších hvězd. Proces navíc probíhá překvapivou rychlostí – galaxie ztrácí každý rok plyn ekvivalentní hmotě 10 000 Sluncí. Členové výzkumného týmu se domnívají, že tento mimořádný jev nastartovala kolize s jinou galaxií, což by mohlo astronomy přimět k revizi modelů, kterými v současnosti popisují, jak galaxie přicházejí o schopnost vytvářet hvězdy.

„Vůbec poprvé jsme ve vzdáleném vesmíru pozorovali typickou hmotnou galaxii s probíhající tvorbou hvězd, u které se produkce nových stálic zastavuje díky masivní ztrátě chladného plynu,“ říká vedoucí výzkumu Annagrazia Puglisi (Durham University, UK; Saclay Nuclear Research Centre, CEA-Saclay, Francie). Galaxie s označením ID2299 je natolik vzdálená, že jejímu světlu trvá 9 miliard let, než doletí až k nám. Vidíme ji tedy tak, jak vypadala v době, kdy byl vesmír jen 4,5 miliardy let starý.  

Galaxie ID2299 ztrácí materiál rychlostí asi 10 000 hmotností Slunce za rok a přišla již o neuvěřitelných 46 % celkového množství chladného plynu. A jelikož tato galaxie zároveň tvoří hvězdy vysokou rychlostí – stokrát vyšší než Mléčná dráha, zbylý plyn bude rychle spotřebován a období tvorby hvězd v galaxii ID2299 skončí za pouhých několik desítek milionů let.  

Astronomové se domnívají, že za touto působivou ztrátou hmoty stojí kolize dvou galaxií, které se patrně spojily a daly vzniknout ID2299. Vodítkem, které vědce na tuto myšlenku přivedlo, se stalo spojení vyvrženého plynu s útvarem označovaným jako ‚slapový ohon‘ (tidal tail). Jedná se o protáhlé proudy hvězd a plynu táhnoucí se do mezigalaktického prostoru, které vznikají následkem sloučení dvou galaxií, obvykle jsou ale příliš slabé na to, aby bylo možné je u takto vzdálených objektů zaznamenat. Členům tohoto týmu se však podařilo pozorovat poměrně jasnou strukturu táhnoucí se z galaxie do okolního prostoru, u které prokázali, že se skutečně jedná o slapový ohon.      

Většina astronomů se domnívá, že za rozfoukání hmoty pro tvorbu dalších hvězd do okolního vesmíru jsou zodpovědné dva procesy – hvězdný vítr doprovázející formování nových hvězd a aktivita černých děr v jádrech hmotných galaxií, které společnými silami připraví galaxii o schopnost nové hvězdy utvářet. Tato nová studie, která byla publikována ve vědeckém časopise Nature Astronomy, však naznačuje, že k vyvrhování chladného plynu může přispívat také spojování galaxií.      

„Náš výzkum naznačuje, že k výronům plynu může dojít následkem spojování galaxií a že útvary vytvořené hvězdnými větry a slapové ohony mohou vypadat velmi podobně,“ upozorňuje spoluautor práce Emanuele Daddi (CEA-Saclay). Právě proto některé týmy, které v minulosti identifikovaly hvězdný vítr ve vzdálených galaxiích, mohly  ve skutečnosti zaznamenat hmotu unikající z galaxie v podobě slapového ohonu. „To by nás mělo přimět k revizi našeho chápání konce aktivní hvězdotvorby v galaxiích“, dodává Emanuele Daddi.      

S hodnocením významu tohoto objevu souhlasí i Annagrazia Puglisi: „Byla jsem objevem takto mimořádné galaxie nadšena! Nemohla jsem se dočkat, až se o tomto podivném objektu dozvíme víc, protože jsem byla přesvědčena, že se díky němu můžeme naučit mnoho nového o tom, jak se galaxie vyvíjejí.“      

K tomuto překvapivému objevu však došlo čistě náhodou při prohlídce dat z přehlídky galaxií prováděné pomocí radioteleskopu ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), která  se zaměřuje na výzkum vlastností plynu ve více jak stovce vzdálených galaxií . Observatoř ALMA ležící na severu Chile sledovala galaxii ID2299 pouhých několik minut, ale díky svému výkon u umožnila astronomům získat dostatek dat nejen k jejímu zachycení, ale  také k identifikaci slapového ohonu.  

„ALMA vrhá nové světlo na mechanismy, které mohou zastavit formování hvězd ve vzdálených galaxiích. Zachycení takto mohutného jevu představuje další významnou část složité skládanky našeho chápání evoluce galaxií,“ dodává spoluautorka práce Chiara Circosta (University College London, UK).

V budoucnu by členové týmu mohli využít radioteleskop ALMA k získání pozorování této galaxie s vyšším rozlišením a dosahem, což by umožnilo lépe pochopit dynamiku vyvrženého plynu. A pozorování budovaným velkým dalekohledem ESO/ELT (Extremely Large Telescope) by mohla umožnit výzkum propojení mezi hvězdami a plynem v galaxii ID2299 a dále prohloubit naše znalosti vývoje galaxií.

Zdroj

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku “A titanic interstellar medium ejection from a massive starburst galaxy at z=1.4”, který byl publikován v časopise Nature Astronomy (doi: 10.1038/s41550-020-01268-x).

Složení týmu: A. Puglisi (Centre for Extragalactic Astronomy, Durham University, UK a CEA, IRFU, DAp, AIM, Université Paris-Saclay, Université Paris Diderot, Sorbonne Paris Cité, CNRS, Francie [CEA]), E. Daddi (CEA), M. Brusa (Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Bologna, Itálie a INAF-Osservatorio Astronomico di Bologna, Itálie), F. Bournaud (CEA), J. Fensch (Univ. Lyon, ENS de Lyon, Univ. Lyon 1, CNRS, Centre de Recherche Astrophysique de Lyon, Francie), D. Liu (Max Planck Institute for Astronomy, Německo), I. Delvecchio (CEA), A. Calabrò (INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, Itálie), C. Circosta (Department of Physics & Astronomy, University College London, UK), F. Valentino (Cosmic Dawn Center at the Niels Bohr Institute, University of Copenhagen a DTU-Space, Technical University of Denmark, Dánsko), M. Perna (Centro de Astrobiología, CAB, CSIC–INTA, Departamento de Astrofísica, Španělsko a INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Itálie), S. Jin (Instituto de Astrofísica de Canarias a Universidad de La Laguna, Dpto. Astrofísica, Španělsko), A. Enia (Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Padova, Itálie [Padova]), C. Mancini (Padova) a G. Rodighiero (Padova a INAF-Osservatorio Astronomico di Padova, Itálie).

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace v Evropě, která v současnosti provozuje nejproduktivnější pozemní astronomické observatoře světa. ESO má 16 členských států – Belgie, Česko, Dánsko, Finsko, Francie, Irsko, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie – a dvojici strategických partnerů – Chile, která hostí všechny observatoře ESO, a Austrálii. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a provoz výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také hraje vedoucí úlohu při podpoře a organizaci celosvětové spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal pracují dalekohledy systému VLT (Velmi velký dalekohled) schopné fungovat společně jako interferometr VLTI a dva přehlídkové teleskopy – VISTA pro infračervenou a VST pro viditelnou oblast spektra. Na Observatoři Paranal bude umístěn a provozován také největší a nejcitlivější teleskop pro sledování záření gama – Cherenkov Telescope Array South. ESO je také významným partnerem zařízení umístěných na planině Chajnantor – APEX a ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko Observatoře Paranal, na hoře Cerro Armazones, staví ESO nový dalekohled ELT (Extrémně velký dalekohled) s primárním zrcadlem o průměru 39 m, který se stane „největším okem lidstva hledícím do vesmíru“.

Astronomická observatoř ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) je mezinárodním partnerským projektem organizací ESO, NSF (US National Science Foundation) a NINS (National Institutes of Natural Sciences) v Japonsku ve spolupráci s Chilskou republikou. ALMA je za členské státy financována ESO, NSF ve spolupráci s NRC (National Research Council of Canada) a NSC (National Science Council of Taiwan) a NINS ve spolupráci s AS (Academia Sinica) na Taiwanu a KASI (Korea Astronomy and Space Science Institute) v Koreji. Výstavba a provoz observatoře ALMA jsou ze strany Evropy řízeny ESO, ze strany Severní Ameriky NRAO (National Radio Astronomy Observatory), která je řízena AUI (Associated Universities, Inc.), a za východní Asii NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan). Spojená observatoř ALMA (JAO, Joint ALMA Observatory) poskytuje jednotné vedení a řízení stavby, plánování a provoz teleskopu ALMA.

Odkazy

• vědecký článek
• snímky dalekohledu ALMA
• pro vědce: váš článek v tiskové zprávě ESO

Kontakty

Soňa Ehlerová; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: eson-czech@eso.org

Jiří Srba; překlad; Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika; Email: jsrba@astrovm.cz

Annagrazia Puglisi; Centre for Extragalactic Astronomy, Durham University; Durham, United Kingdom; Email: annagrazia.puglisi@durham.ac.uk

Emanuele Daddi; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA); Saclay, France; Email: edaddi@cea.fr

Chiara Circosta; Department of Physics & Astronomy, University College London; London, UK; Email: c.circosta@ucl.ac.uk

Bárbara Ferreira; ESO Public Information Officer; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6670; Mobil: +49 151 241 664 00; Email: pio@eso.org