• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Herschel rzuca nowe światło na powstawanie gwiazd we wczesnym wszechświecie

    16.09.2011. 16:49
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Czy gwiazdy w galaktykach powstają w następstwie gwałtownych i burzliwych połączeń czy raczej w toku bardziej stabilnych i łagodnych procesów? Dzięki analizie tysięcy galaktyk z ostatnich 11 mld lat historii kosmosu, prowadzonej przez obserwatorium kosmiczne Herschela Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA), astronomowie po raz pierwszy byli w stanie odpowiedzieć na to nurtujące od dawna pytanie.

    Uruchomione w maju 2009 r. obserwatorium kosmiczne Herschela to czuły, submilimetrowy teleskop dalekiej podczerwieni potrafiący wykryć i rozpoznać światło z niemal niewidocznych galaktyk, pochodzące z czasów od powstawania pierwszych galaktyk po dzień dzisiejszy. Gromadzenie danych rozpoczęto w lipcu tego samego roku, a na nowych zdjęciach widać powstawanie gwiazd w odległych galaktykach.

    Gwiazdy zaczynają powstawać wewnątrz obłoków gazu i pyłu, w gęstych kokonach pyłowych, które chronią je do momentu "wyklucia". W jądrze będącym zaczątkiem gwiazdy, czyli we wspomnianym kokonie, siła ciążenia przyciąga gaz i pył do środka skupiska. To powoduje ogrzewanie się gazu, którego ciepło promieniuje w kosmos, zanim zarodek gwiezdny zakończy proces zapadania się i ostatecznego formowania.

    W dzisiejszych galaktykach gwiazdy powstają w tempie raczej nieśpiesznym - przynajmniej tak wywnioskowali astronomowie na podstawie obserwacji galaktyk w obecnym wszechświecie. Od czasu do czasu interakcje między potężnymi galaktykami mogą wywołać intensywne procesy powstawania gwiazd, powodując znacznie szybszy wzrost liczby gwiazd.

    Ale jak to wyglądało w przeszłości? Czy galaktyki doświadczały okresów wzmożonego powstawania gwiazd, czy też zawsze tworzyły gwiazdy w równym i spokojnym tempie? Dzięki dużemu teleskopowi i widmowemu zasięgowi, który obejmuje bardzo długie fale, obserwatorium kosmiczne Herschela umożliwiło astronomom zajrzenie w odległą przeszłość wszechświata i zebranie nowych wskazówek, które mogą pomóc odpowiedzieć na te pytania.

    Dr David Elbaz z Commissariat ? l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) w Saclay we Francji wraz ze współpracownikami przeanalizował dane z Herschela i odkrył, że zderzenia galaktyk odegrały zaledwie poślednią rolę w doprowadzaniu do narodzin gwiazd w przeszłości - mimo iż przypadki połączeń były powszechniejsze we wczesnej historii wszechświata niż w nowszych epokach.

    "Jedynie w tych galaktykach, które nie mają jeszcze dużych ilości gazu, potrzebne są kolizje, aby dostarczyć gaz i doprowadzić do wysokiego tempa powstawania gwiazd" - wyjaśnia dr Elbaz. "Galaktyki, które bardzo sprawnie tworzą gwiazdy są w większości rozbudowaną wersją 'zwykłych' galaktyk, takich jak nasza Droga Mleczna."

    Badania oparły się na najgłębszych zdjęciach - wykonanych przez obserwatorium Herschela - obszarów GOODS (Great Observatories Origins Deep Survey), dwóch starannie dobranych fragmentów nieba północnego i południowego. Idealnie nadają się do badania ewolucji galaktyk, ponieważ nie ma na nich żadnych jasnych gwiazd i nie są zanieczyszczone silnymi emisjami pochodzącymi z Drogi Mlecznej.

    Astronomowie przyjrzeli się relacji między całkowitą wydajnością poczerwieni galaktyk, która ujmuje ilościowo aktywność związaną z powstawaniem gwiazd, a pomiarem emisji podczerwieni na długości fal około 8 um. Ta ostatnia, ze względu na bogate w węgiel ziarna pyłu zapełniające ośrodek międzygwiazdowy, jest dobrym wskaźnikiem przestrzennego zasięgu regionów powstawania gwiazd.

    Wyniki badań pokazały, że większość galaktyk (około 80%) wykazuje ścisłą korelację tych dwóch wskaźników podczerwieni, niezależnie od odległości, jaka je od nas dzieli czy ich całkowitej jasności. Z drugiej strony wkład procesów łączenia się w powstawanie gwiazd we wszechświecie był pomniejszy, gdyż odpowiada zaledwie za około 20% źródeł wszystkich zbadanych fragmentów nieba.

    "Herschel został zaprojektowany do badania historii powstawania gwiazd w skali czasu kosmicznego" - komentuje Göran Pilbratt, naukowiec pracujący nad projektem Herschel z ramienia ESA. Debata nad rolą procesów łączenia się w powstawaniu gwiazd toczy się od dziesiątek lat, a "te nowe obserwacje mogą teraz zmienić nasze postrzeganie historii wszechświata" - podsumowuje.

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Galaktyka gwiazdotwórcza (ang. Starburst galaxy) – galaktyka, w której zachodzi wyjątkowo intensywny proces formowania nowych gwiazd w porównaniu z procesem powstawania gwiazd obserwowanym w większości galaktyk. Proces ten jest zwykle skutkiem kolizji lub bliskiego spotkania dwóch galaktyk. Przykładami galaktyk, w których występują niezwykle intensywne procesy powstawania gwiazd, są Galaktyka Cygaro, Galaktyki Czułki, IC 10 czy Haro 11. Powstawanie galaktyk i ich późniejsza ewolucja jest dziś tematem wielu konkurujących hipotez, w których próbuje się połączyć znane z nocnego nieba typy morfologiczne galaktyk w spójne "scenariusze" uwzględniające całą ich różnorodność. Tematami ściśle związanymi z tym zagadnieniem są m.in.: powstawanie gwiazd, scenariusz Wielkiego Wybuchu oraz wielkoskalowa struktura Kosmosu (np. gromady galaktyk). Zapadanie grawitacyjne (kolaps) – zjawisko kurczenia się skupisk materii pod wpływem siły grawitacji. Jeden z najbardziej powszechnych procesów zachodzących we Wszechświecie w najróżniejszych skalach przestrzennych i czasowych, począwszy od formowania się gromad galaktyk, galaktyk, a skończywszy na narodzinach, ewolucji i śmierci gwiazd. Zapadanie obłoków gazu zachodzi, gdy nie jest możliwe zachowanie równowagi hydrostatycznej, tzn. kiedy ciśnienie całkowite gazu nie jest w stanie zrównoważyć oddziaływań grawitacyjnych. Stan taki osiągany jest przez dowolne skupisko materii, które przekroczy masę krytyczną, zwaną masą Jeansa.

    Supergromada – zgrupowanie setek lub tysięcy grup i gromad galaktyk. Supergromady są jednymi z największych znanych struktur we Wszechświecie. Istnienie supergromad wskazuje na to, że galaktyki są rozłożone we Wszechświecie nierównomiernie, nawet w dużych skalach. Większość z nich łączy się w grupy i gromady, przy czym grupy zawierają do 50 galaktyk, a gromady do kilku tysięcy. Te grupy i gromady, a także dodatkowe odizolowane galaktyki, tworzą razem większe struktury zwane właśnie supergromadami. Gromada otwarta – grupa nawet do kilku tysięcy luźno połączonych grawitacją gwiazd (w odróżnieniu od gromad kulistych, które są ciasno skupione), powstałych z jednej olbrzymiej chmury molekularnej. Gromady otwarte znajdują się wyłącznie w galaktykach spiralnych i nieregularnych, gdzie wciąż odbywa się proces powstawania gwiazd. Zwykle ich wiek nie przekracza kilkuset milionów lat. Podczas swojej wędrówki wokół centrum galaktyki, gromady otwarte są narażone na bliski kontakt z innymi gromadami czy chmurami gazu – mogą wtedy widocznie zmieniać kształt lub nawet wytracać poszczególne gwiazdy.

    Niestabilność Jeansa – proces, który prowadzi do zapadania grawitacyjnego obłoków materii i formowania się gromad galaktyk, galaktyk, gwiazd, itp. Niestabilność zachodzi w przypadku, kiedy obłok gazu nie jest w stanie zachować równowagi hydrostatycznej, którą określa wzór: Czerwony karzeł – gwiazda ciągu głównego późnego typu widmowego (K, M, rzadko L). Gwiazdy te mają masy, rozmiary i jasność niższe niż Słońce, a temperatury ich powierzchni są niższe niż 4000 K. Czerwone karły stanowią najliczniejszy typ gwiazd we Wszechświecie, jednak z powodu ich małej jasności nie są widzialne gołym okiem. W Drodze Mlecznej około 80% gwiazd jest czerwonymi karłami, w galaktykach eliptycznych ich liczba w stosunku do jaśniejszych gwiazd jest nawet 20 razy większa. Z powodu wolnego tempa syntezy wodoru, świecą one długo i ewoluują powoli; szacowany czas życia czerwonych karłów sięga 10 bilionów lat.

    Strumień Trójkąta – strumień gwiazd utworzony przez gwiazdy z nieistniejącej już galaktyki, wchłoniętej przez Drogę Mleczną położony w kierunku galaktyk Trójkąta i Andromedy. Strumień został odkryty w 2012 w ramach analizy danych zgromadzonych przez program Sloan Digital Sky Survey. Rozmiary kątowe strumienia wynoszą 0,2° na 12° co daje rozmiary fizyczne około 75 parseków na 5,5 tysięcy parseków przy odległości od Ziemi wynoszącej około 26±4 tysięcy parseków. Gwiazdy najprawdopodobniej stanowią pozostałość po wchłoniętej przez naszą Galaktykę gromadzie kulistej. Powstawanie gwiazd – proces formowania nowych gwiazd, w trakcie którego chmury molekularne przemieniają się w gwiazdy.

    Dodano: 16.09.2011. 16:49  


    Najnowsze