Η έντονη δημιουργία νέων άστρων διακόπηκε από μελανές οπές
Μία ομάδα αστρονόμων χρησιμοποιώντας το τηλεσκόπιο APEX βρήκε το σημαντικότερο σύνδεσμο μεταξύ των εντονότερων διαδικασιών δημιουργίας νέων άστρων στο Σύμπαν και των μεγαλύτερης μάζας γαλαξιών που παρατηρούμε σήμερα. Οι γαλαξίες ενώ έβριθαν από τη δημιουργία νέων άστρων στο νεαρό Σύμπαν, είδαν την διαδικασία αυτή να ανακόπτεται βίαια, αφήνοντάς τους ανενεργούς με τη τεράστια μάζα γηραζόντων άστρων που παρατηρούμε σήμερα. Οι αστρονόμοι εντόπισαν ένα πιθανό αίτιο για αυτή τη ξαφνική διακοπή δημιουργίας νέων άστρων: τη δημιουργία μελανών οπών τεράστιας μάζας.
Οι αστρονόμοι έχουν συνδυάσει παρατηρήσεις από την κάμερα LABOCA του διαχειριζόμενου από το ESO τηλεσκοπίου 12 μέτρων APEX (Atacama Pathfinder Experiment) [1] με μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν από το Very Large Telescope του ESO, το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer της NASA, και άλλα όργανα, για να μελετήσουν τη συγκέντρωση των μακρινών γαλαξιών σε ομάδες ή σμήνη.
Όσο πιο κοντά συγκεντρώνονται οι γαλαξίες, τόσο μεγαλύτερη μάζα διαθέτει η άλως σκοτεινής ύλης τους – η αόρατη ύλη που αποτελεί την μεγάλη πλειονότητα της μάζας των γαλαξιών. Τα νέα αποτελέσματα αποτελούν τις πλέον ακριβείς μετρήσεις που έχουν πραγματοποιηθεί για τέτοιου είδους γαλαξίες.
Οι γαλαξίες είναι τόσο μακρινοί, ώστε το φως τους χρειάστηκε περίπου δέκα δισεκατομμύρια έτη φωτός για να φτάσει σε μας, κι έτσι βλέπουμε πώς ήταν πριν από περίπου δέκα δισεκατομμύρια έτη [2]. Σε αυτά τα στιγμιότυπα από το νεαρό Σύμπαν, οι γαλαξίες βρίσκονται στην πιο έντονη δραστηριότητα δημιουργίας νέων άστρων, γνωστή ως αστρική έκρηξη (starburst).
Μετρώντας τις μάζες της άλω σκοτεινής ύλης που τους περιβάλλει, και χρησιμοποιώντας προσομοιώσεις σε υπολογιστές για να μελετήσουμε πως έχουν μεγαλώσει με τη πάροδο του χρόνου, οι αστρονόμοι βρήκαν ότι αυτοί οι μακρινοί γαλαξίες με την έντονη δημιουργία νέων άστρων στο νεαρό Σύμπαν, τελικά κατέληξαν να γίνουν γιγάντιοι ελλειπτικοί γαλαξίες – οι οποίοι διαθέτουν τη μεγαλύτερη μάζα στο σημερινό Σύμπαν.
“Είναι η πρώτη φορά που μπορέσαμε να δείξουμε μία ξεκάθαρη σύνδεση μεταξύ των πλέον δραστήριων στη δημιουργία νέων άστρων γαλαξιών στο νεαρό Σύμπαν και των σημερινών μεγαλύτερης μάζας γαλαξιών,” εξηγεί ο Ryan Hickox (Dartmouth College, ΗΠΑ και Durham University, Ηνωμ. Βασίλειο), επικεφαλής της ομάδας.
Επιπλέον, οι νέες παρατηρήσεις δείχνουν πως η λαμπρή περίοδος αστρογένεσης σε αυτούς τους μακρινούς γαλαξίες διήρκεσε μόνο 100 εκατομμύρια έτη - πολύ σύντομο χρονικό διάστημα σε κοσμολογική κλίμακα - αλλά ήταν αρκετή ώστε να διπλασιαστεί ο αριθμός των άστρων στους γαλαξίες. Η ξαφνική διακοπή αυτής της διαδικασίας αποτελεί ένα ξεχωριστό κεφάλαιο στην ιστορία των γαλαξιών, το οποίο οι αστρονόμοι δεν έχουν ακόμη κατανοήσει πλήρως.
“Γνωρίζουμε πως οι μεγάλης μάζας ελλειπτικοί γαλαξίες σταμάτησαν να παράγουν νέα άστρα αρκετά απότομα, πριν από πολύ χρόνο, και σήμερα είναι αδρανείς. Οι επιστήμονες αναρωτιούνται τι θα μπορούσε να είναι αρκετά ισχυρό ώστε να διακόψει τη διαδικασία αστρογένεσης σε ένα ολόκληρο γαλαξία”, λέει η Julie Wardlow (University of California at Irvine, ΗΠΑ και Durham University, Ηνωμ. Βασίλειο), μέλος της ομάδας.
Τα αποτελέσματα των μελετών της ομάδας μας δίνουν μία πιθανή εξήγηση: σε αυτό το στάδιο της ιστορίας του Σύμπαντος, οι γαλαξίες αυτοί συγκεντρώνονται σε ομάδες με διάταξη όπως των ημιαστέρων (κβάζαρς), κάτι που δείχνει ότι βρίσκονται στις ίδιες άλω σκοτεινής ύλης. Οι ημιαστέρες είναι τα πλέον ενεργά αντικείμενα στο Σύμπαν - γαλαξιακοί φάροι που εκπέμπουν έντονη ακτινοβολία, με ενέργεια η οποία προέρχεται από μελανές οπές τεράστιας μάζας στο κέντρο τους.
Υπάρχουν βάσιμες ενδείξες ότι η έντονη δραστηριότητα δημιουργίας νέων άστρων τροφοδοτεί τον ημιαστέρα, παρέχοντας τεράστιες ποσότητες ύλης στην μελανή οπή. Ο ημιαστέρας με τη σειρά του δημιουργεί τεράστιες εκρήξεις ενέργειας, οι οποίες θεωρείται ότι εκτοξεύουν μακριά το εναπομείναν γαλαξιακό αέριο - τη βασική πρώτη ύλη για τη δημιουργία νέων άστρων - διακόπτοντας ουσιαστικά την φάση της αστρογένεσης.
“Εν ολίγοις, οι μέρες δόξας της έντονης δημιουργίας νέων άστρων στους γαλαξίες, τους καταδικάζουν σε αδράνεια, τροφοδοτώντας με ύλη τις κεντρικές μελανές οπές, οι οποίες με τη σειρά τους εκτινάσσουν ή καταστρέφουν τα νέφη που δημιουργούν τα άστρα,” εξηγεί ο David Alexander (Durham University, Ηνωμ. Βασίλειο), μέλος της ομάδας.
Σημειώσεις
[1] Το 12 μέτρων τηλεσκόπιο APEX βρίσκεται στο υψίπεδο Τσαχναντόρ (Chajnantor) στις παρυφές των Χιλιανών Άνδεων. Το APEX είναι προπομπός του ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), ενός επαναστατικού νέου τηλεσκοπίου του ESO, σε συνεργασία με άλλους διεθνείς οργανισμούς, το οποίο κατασκευάζεται και θα λειτουργήσει στο ίδιο υψίπεδο. Το APEX αποτελείται από μία πρότυπη κεραία, η οποία κατασκευάστηκε για το ALMA. Τα δύο τηλεσκόπια λειτουργούν συμπληρωματικά: για παράδειγμα το APEX εντοπίζει ενδιαφέροντα αντικείμενα σε ευρείες περιοχές του ουρανού, τα οποία εν συνεχεία το ALMA θα μελετήσει λεπτομερώς. Το APEX αποτελεί συνεργασία μεταξύ του Ινστιτούτου Ραδιοαστρονομίας Μαξ Πλανκ (Max Planck Institute for Radio Astronomy - MPIfR), του Διαστημικού Παρατηρητηρίου Onsala και του ESO.
[2] Αυτοί οι μακρινοί γαλαξίες είναι γνωστοί ως υποχιλιοστομετρικοί γαλαξίες. Πρόκειται για πολύ λαμπρούς γαλαξίες στο μακρινό Σύμπαν, όπου λαμβάνει χώρα έντονη δημιουργία νέων άστρων. Εξ’ αιτίας της τεράστιας απόστασής τους, το υπέρυθρο φως από τους κόκκους σκόνης που θερμαίνονται από το φως των άστρων, υφίσταται μετατόπιση στο ερυθρό, σε μεγαλύτερα μήκη κύματος και έτσι αυτοί οι γαλαξίες παρατηρούνται καλύτερα στα υποχιλιοστομετρικά μήκη κύματος.
Περισσότερες πληροφορίες
Η έρευνα αυτή παρουσιάζεται σε ένα επιστημονικό άρθρο το οποίο δημοσιεύεται στην επιστημονική επιθεώρηση Monthly Notices of the Royal Astronomical Society στις 26 Ιανουαρίου 2012.
ESO
www.ofa.gr
Δύο πολύ διαφορετικοί γαλαξίες απεικονίζονται στο οικογενειακό πορτρέτο από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, σχηματίζοντας ένα παράξενο γαλαξιακό ζευγάρι γνωστό ως Arp 116. Η εικόνα παρουσιάζει την δραματική διαφορά στο μέγεθος, τη δομή και το χρώμα ανάμεσα σε σπειροειδείς και ελλειπτικούς γαλαξίες.
Οι αστρονόμοι προσπαθούν από καιρό να προσδιορίσουν κατά πόσο οι δύο γαλαξίες αλληλεπιδρούν. Παρόλο που επικαλύπτονται, όπως φαίνεται από τη Γη, δεν υπάρχει καμία σαφής ένδειξη έντονου σχηματισμού νέων αστέρων. Σε αλληλεπιδρώντα ζεύγη γαλαξιών, η αμοιβαία βαρυτική έλξη που ασκούν οι γαλαξίες μεταξύ τους, διαταράσσει τα νέφη αερίου, όπως συμβαίνει και με τις παλίρροιες στη Γη που προκαλούνται από τη βαρύτητα της Σελήνης. Η διαταραχή αυτή μπορεί να προκαλέσει κατάρρευση των νεφών, με αποτέλεσμα μια έντονη αστρογένεση.
