Přístroj MUSE odhalil skutečný příběh galaktické kolize

ESO 037/14 tisková zpráva

Přístroj MUSE nedávno nainstalovaný na dalekohledu ESO/VLT poskytl astronomům dosud nejlepší pohled na působivou kosmickou kolizi. Nová pozorování poprvé umožnila odhalit pohyb plynu, který byl doslova vyrván z galaxie ESO 137-001 při jejím vysokorychlostním průletu mohutnou kupou galaxií. Výsledky jsou klíčové pro vyřešení letité záhady – proč v kupách galaxií ustávají procesy vzniku nových hvězd.

Michele Fumagalli (Extragalactic Astronomy Group a Institute for Computational Cosmology, Durham University) se svým týmem byli mezi prvními, kdo použil nový přístroj MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) pracující na dalekohledu VLT. Při pozorování galaxie ESO 137-001 (spirální galaxie vzdálené 200 milionů světelných let, která se na obloze nachází v souhvězdí Jižní trojúhelník) se jim podařilo získat dosud nejlepší informace o tom, co se děje při jejím pohybu kupou galaxií v souhvězdí Pravítka (Norma, Norma Cluster).

Přístroj MUSE astronomům nabízí nejen obrazovou informaci, ale také spektrum pro každý jednotlivý pixel obrazu. S pomocí tohoto zařízení vědci získají při každém pozorování asi 90 000 spekter a díky tomu mohou vytvořit detailní mapu pohybů a dalších vlastností pozorovaného objektu [1]. 

Galaxie ESO 137-001 přichází o plyn při procesu, který je označován jako 'ram-pressure stripping' (což by se dalo přeložit jako ‚náporové odfukování‘). K tomuto jevu dochází obecně při vysokorychlostním pohybu objektu kapalným nebo plynným prostředím. Jeho princip lze přiblížit například pomocí vlající srsti psa, který vystrčí hlavu z otevřeného okna jedoucího automobilu. V případě galaxií je však plyn součástí velmi mohutného řídkého oblaku, který obaluje celou kupu galaxií, do které ESO 137-001 vlétá rychlostí několik milionů kilometrů za hodinu [2].  

Tímto způsobem galaxie ztrácí značné množství materiálu potřebného pro vznik příštích generací mladých 'modrých' hvězd. ESO 137-001 je zhruba v polovině přeměny z 'modré' – na plyn bohaté galaxie na galaxii 'červenou'– ochuzenou o plyn. Vědci se domnívají, že pozorovaný proces pomůže vysvětlit letitou astrofyzikální záhadu.    

„Jedením z hlavních úkolů moderní astronomie je zjistit, proč se galaxie v kupách relativně rychle přeměňují z modrých na červené,“ říká Michele Fumagalli. „Zachytit galaxii právě ve fází přerodu z jednoho typu do druhého nám umožní zjistit, jak k tomu došlo.“ 

Takové pozorování je však obtížný úkol. Kupa galaxií Norma se na obloze nachází nedaleko roviny Mléčné dráhy a tak je skryta za oblaky prachu a plynu naší Galaxie.

S pomocí přístroje MUSE připojeného k osmimetrovému dalekohledu VLT, který pracuje na observatoři Paranal v Chile, se vědcům podařilo nejen detekovat plyn v galaxii ESO 137-001 i jejím okolí, ale byli schopni zaznamenat také jeho pohyb. Nový přístroj je natolik efektivní, že k získání snímku této galaxie s vysokým rozlišením i spektrálních informací o rozložení a vlastním pohybu plynu postačila jedna hodina pozorovacího času.  

Pozorování ukazují, že vnější oblasti galaxie ESO 137-001 jsou již kompletně bez plynu. To je důsledek střetu s plynem kupy ohřátým na miliony stupňů, který vytlačuje chladnější plyn z nitra galaxie při jejím pohybu směrem do centra kupy. Efekt se nejprve projevuje ve spirálních ramenech, kde jsou hvězdy a další hmota více rozptýleny než v centru galaxie, a jejich gravitace tedy jen relativně slabě drží okolní plyn. V centru galaxie je však gravitační působení natolik silné, že udrží plyn déle.    

Nakonec však veškerý plyn bude odfouknut a vytvoří jasné pruhy táhnoucí se za galaxií ESO 137-001, které jsou neklamnou známkou tohoto procesu. 'Odcizený‘ chladný plyn galaxie se smíchá s horkým plynem kupy a vytvoří mohutný ohon táhnoucí se do vzdálenosti přes 200 tisíc světelných let. Detailnější pohled na tyto proudy plynu členům týmu umožnil lépe pochopit turbulence vznikající v důsledku této interakce. 

Nová pozorování proudů plynu provedená přístrojem MUSE ukazují, že plyn pokračuje v rotaci ve stejném smyslu jako samotná galaxie, a to i přesto, že již byl odfouknut daleko do vesmíru. Vědci byli navíc schopni určit, že nedošlo ke změnám v rotaci samotné galaxie ESO 137-001. To poskytuje další důkaz, že je to skutečně plyn v kupě (a ne její gravitace), co je zodpovědné za ztrátu plynu [3]. 

Spoluautor práce Matteo Fossati (Universitäts-Sternwarte München a Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Německo) dodává: „S detaily, jaké odhalila MUSE, se přibližujeme pochopení procesů, ke kterým při takovém typu kolizí dochází. Můžeme pozorovat pohyb galaxie i plynu – a to je něco, co by bez nového unikátního přístroje MUSE nebylo možné. Tato a další pozorování v budoucnosti nám pomohou vytvořit lepší modely pro popis vývoje galaxií.“

Zdroj

Poznámky

[1] MUSE je první velký spektrograf pro celé pole (integral field spectrograph), jaký byl instalován na velkém osmimetrovém dalekohledu. Jen pro srovnání, předchozí studie galaxie ESO 137-001 pracovaly pouhými 50 spektry.

[2] Působivý snímek stejného objektu pořídil i kosmický dalekohled HST (NASA/ESA Hubble Space Telescope). Na rozdíl od přístroje MUSE nemůže zaznamenat pohyb hmoty.

[3] Pokud by za ztrátu hmoty byla zodpovědná gravitace, dalo by se očekávat rovněž narušení struktur v rámci galaxie.

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku s názvem 'MUSE sneaks a peek at extreme ram-pressure stripping events. I. A kinematic study of the archetypal galaxy ESO137-001', který byl publikování 10. listopadu 2014 v časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Složení týmu: Michele Fumagalli (Extragalactic Astronomy Group a Institute for Computational Cosmology, Durham University, UK), Matteo Fossati (Universitäts-Sternwarte München a Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Německo), George K. T. Hau (ESO, Santiago, Chile), Giuseppe Gavazzi (Università di Milano-Bicocca, Itálie), Richard Bower (Extragalactic Astronomy Group a Institute for Computational Cosmology, Durham University, UK), Alessandro Boselli (Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, Francie) a Ming Sun (Department of Physics, University of Alabama, USA).

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
• snímky dalekohledu VLT
• tisková zpráva - první světlo pro MUSE
• snímky galaxie ESO 137-001 z dalekohledu HST

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

Michele Fumagalli; Institute for Computational Cosmology, Durham University; Durham, United Kingdom; Tel.: +44 191 334 3789
Email: michele.fumagalli@durham.ac.uk

Matteo Fossati; Universitäts-Sternwarte München and Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik; Munich, Germany; Tel.: +49 89 30000 3890; Email: mfossati@mpe.mpg.de

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

Toto je překlad tiskové zprávy ESO eso1437. ESON -- ESON (ESO Science Outreach Network) je skupina spolupracovníku z jednotlivých členských zemí ESO, jejichž úkolem je sloužit jako kontaktní osoby pro lokální média.