Překotná tvorba hvězd omezuje vznik dalších hvězd

ESO 034/13 tisková zpráva

ALMA odhaluje tajemství chybějících hmotných galaxií

Nová pozorování provedená teleskopem ALMA v Chile poskytla astronomům dosud nejlepší pohled na to, jak prudká tvorba hvězd může vyfoukat plyn z galaxie a zkomplikovat tak vznik dalších generací stálic – na jejich vznik a růst není dostatek hmoty. Působivé grafické znázornění zachycuje mimořádně silný odtok molekulárního plynu, který je díky průběhu překotné hvězdotvorby vyfukován z centra nedaleké galaxie v souhvězdí Sochaře. Tyto nové výsledky pomohou vysvětlit nečekaně nízký počet velmi hmotných galaxií ve vesmíru. Výzkum byl zveřejněn 25. července v odborném časopise Nature.

Galaxie, jako například ta naše, obsahují až stovky miliard hvězd a jsou pokládány za základní stavební jednotky celého vesmíru. Ambiciózním úkolem současné astronomie je pochopit způsob, jakým galaxie rostou a vyvíjejí se. A klíčovou otázkou je z tohoto pohledu průběh hvězdotvorby: co určuje počet nových hvězd, které v dané galaxii vzniknou?
 
Galaxie NGC 253 (Sculptor Galaxy) je spirální galaxie, kterou najdete v jižním souhvězdí Sochaře. Při vzdálenosti asi 11,5 milionu světelných let patří k našim nejbližším galaktickým sousedům. Zároveň se jedná o nejbližší galaxii s probíhající překotnou hvězdotvorbou [1] pozorovatelnou z jižní polokoule. Pomocí radioteleskopu ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) se astronomům podařilo objevit rozvlněné sloupce tvořené chladným a hustým plynem unikajícím ze středu galaktického disku.    

„Díky vynikajícímu rozlišení a mimořádné citlivosti teleskopu ALMA můžeme nyní poprvé spatřit mohutné koncentrace chladného plynu, který byl vypuzen vysokým tlakem expandujících obálek vytvořených mladými hvězdami,“ říká Alberto Bolatto (University of Maryland, USA), hlavní autor článku. „Naměřené množství plynu je dobrým důkazem, že některé rostoucí galaxie vyvrhují větší množství plynu, než nasávají. Pravděpodobně pozorujeme současný příklad toho, co se ve velkém odehrávalo v mladém vesmíru.“  

Prezentované výsledky by mohly vysvětlit, proč astronomové v celém vesmíru nacházejí překvapivě nízký počet velmi hmotných galaxií. Počítačové modely naznačují, že starší, červenější galaxie by měly obsahovat mnohem větší množství hmoty a vyšší počet hvězd než ve skutečnosti pozorujeme. Zdá se, že „galaktický vítr“ nebo odtok plynu mohou být tak mohutné, že ochudí galaxii o zdroj hmoty pro vznik dalších generací hvězd [2]. 

„Tyto struktury vytvářejí oblouk, který téměř dokonale kopíruje okraje dříve pozorovaných odtoků horkého ionizovaného plynu,“ poznamenává spoluautor a koordinátor výzkumu Fabian Walter (Max Planck Institute for Astronomy in Heidelberg, Německo). „Nyní můžeme krok za krokem sledovat jak hvězdotvorba způsobuje odtok plynu.“
 
Vědci změřili, že každý rok vyvrhuje galaxie hmotu ekvivalentní minimálně deseti Sluncím a to rychlostmi, které dosahují téměř milionu kilometrů za hodinu [3]. Celkové množství vyvrhovaného plynu by tak mohlo převyšovat množství hmoty, která do galaxie přichází a je k dispozici pro vznik hvězd. Tímto způsobem by galaxie přišla o veškerý plyn v průběhu několika desítek milionů let. 

„Pro mne je toto pozorování ukázkovým příkladem toho, jak nové přístroje změní budoucnost astronomie. Zkoumali jsme oblast překotné hvězdotvorby v galaxii NGC 253 a dalších nedalekých podobných galaxií téměř 10 let. Před spuštěním teleskopu ALMA jsme však neměli šanci pozorovat takové detaily,“ říká Walter. Při tomto výzkumu jsme používali konfiguraci ALMA jen s 16 anténami. „Je to opravdu vzrušující jen pomyslet na to, co by celý systém ALMA se všemi 66 anténami ukázal u tohoto typu jevu,“ dodává Walter.    

Další výzkumy s využitím celého pole ALMA pomohou určit konečný osud plynu odfukovaného pryč galaktickým větrem. Odhalí, zda galaktický vítr generovaný překotnou hvězdotvorbou jen recykluje nebo skutečně odnáší materiál pro tvorbu hvězd.

Zdroj

Poznámky

[1] Galaxie s překotnou hvězdotvorbou (starburst galaxies) vytvářejí hvězdy mimořádně velkou rychlostí. Jelikož NGC 253 je jedním z nejbližších objektů tohoto typu, jedná se o ideální cíl ke studiu efektů, jaké má takto rychlá tvorba hvězd na samotnou galaxii.   

[2] Předchozí pozorování ukázala teplejší ale mnohem řidší plyn, proudící pryč z oblastí hvězdotvorby v galaxii NGC 253. To by však samo o sobě mělo zanedbatelný vliv na osud galaxie a její schopnost vytvářet budoucí generace hvězd. Tato nová data z teleskopu ALMA ukazují mnohem hustější molekulární plyn, který získal počáteční impuls díky vzniku nových hvězd a je vyfukován společně s horkým plynem do galaktického hala. 

[3] Přestože tyto rychlosti se zdají být vysoké, nemusí být dostatečné k vyvržení plynu úplně mimo galaxii. Plyn se může zachytit na miliony let v galaktickém halo a následně se vrátit zpět do disku, kde by mohl vyvolat novou epizodu hvězdotvorby.

Další informace

Výzkum byl zveřejněn v článku “The Starburst-Driven Molecular Wind in NGC 253 and the Suppression of Star Formation” autorů Alberto D. Bolatto a kol, který vyšel 25. července 2013 v odborném časopise Nature.

Složení týmu: A. D. Bolatto (Department of Astronomy, Laboratory for Millimeter-wave Astronomy, and Joint Space Institute, University of Maryland, USA), S. R. Warren (University of Maryland), A. K. Leroy (National Radio Astronomy Observatory, Charlottesville, USA), F. Walter (Max-Planck Institut für Astronomie, Heidelberg, Německo), S. Veilleux (University of Maryland), E. C. Ostriker (Department of Astrophysical Sciences, Princeton University, USA), J. Ott (National Radio Astronomy Observatory, Nové Mexico, USA), M. Zwaan (European Southern Observatory, Garching, Německo), D. B. Fisher (University of Maryland), A. Weiss (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Německo), E. Rosolowsky (Department of Physics, University of Alberta, Canada) a J. Hodge (Max-Planck Institut für Astronomie, Heidelberg, Německo).

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace Evropy a v současnosti nejproduktivnější pozemní astronomická observatoř. ESO podporuje celkem 15 členských zemí: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko a Velká Británie. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a úspěšný chod výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také vedoucí úlohu při podpoře a organizaci spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal provozuje Velmi velký teleskop (VLT), což je nejvyspělejší astronomická observatoř pro viditelnou oblast světla, a také dva další přehlídkové teleskopy. VISTA pracuje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým dalekohledem na světě, dalekohled VST (VLT Survey Telescope) je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy výhradně ve viditelné části spektra. ESO je evropským partnerem revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Pro viditelnou a blízkou infračervenou oblast ESO rovněž plánuje nový dalekohled E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope) s primárním zrcadlem o průměru 39 metrů, který se stane „největším okem do vesmíru“.

Odkazy

• odborný článek
• další informace o teleskopu ALMA
• snímky teleskopu ALMA
• tisková zpráva NRAO
• tisková zpráva MPIA

Kontakty

Viktor Votruba; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: votruba@physics.muni.cz

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

Alberto Bolatto; University of Maryland; USA; Tel.: +49 6221 528 493; Email: bolatto@astro.umd.edu

Martin Zwaan; ESO; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6834; Email: mzwaan@eso.org

Fabian Walter; Max-Planck Institut für Astronomie; Heidelberg, Germany; Tel.: +49 6221 528 225; Email: walter@mpia.de

Richard Hook; ESO, Public Information Officer; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6655; Mobil: +49 151 1537 3591; Email: rhook@eso.org

Toto je překlad tiskové zprávy ESO eso1334. ESON -- ESON (ESO Science Outreach Network) je skupina spolupracovníku z jednotlivých členských zemí ESO, jejichž úkolem je sloužit jako kontaktní osoby pro lokální média.