Obserwacje najmniejszych sąsiadów Drogi Mlecznej

0

W najbliższym sąsiedztwie naszej Drogi Mlecznej znajduje się wiele różnych galaktyk, spośród których niektóre posiadają naprawdę niewielkie rozmiary. Astronomom udało się ustalić czemu te słabe i niewielkie obiekty posiadają tak mało gwiazd.

Najmniejsze znane galaktyki z naszego lokalnego sąsiedztwa zaczęły być masowo odkrywane na przestrzeni ostatniej dekady dzięki wykorzystaniu komputerowych metod analizy zdjęć z przeglądu nieba o nazwie Sloan Digital Sky Survey. Do pełnego zrozumienia ich natury astronomowie musieli jednak wykorzystać możliwości oferowane przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a.

Zdjęcia ze słynnego orbitalnego teleskopu ujawniły, iż wszystkie gwiazdy zawarte w trzech małych, przebadanych galaktykach posiadają podobny czas narodzin. Procesy gwiazdotwórcze miały swój początek około 13 miliardów lat temu i zostały nagle zatrzymane po upłynięciu niemal jednego miliarda lat.

Przebadane galaktyki tworzą ślad etapu przejściowego w historii Wszechświata, kiedy to nastąpiło dość nagłe w astronomicznej skali czasu zamknięcie „produkcji gwiazd” w najmniejszych galaktykach. W tamtym okresie intensywne promieniowanie ultrafioletowe pierwszych gwiazd i kwazarów spowodowało, iż obecna w ówczesnym Wszechświecie mgła wodorowa stała się ponownie przezroczysta dla fal o tej długości. Okres ten znany jest jako era rejonizacji.

Proces rejonizacji, pozytywny w wymiarze dziejów ewolucji Wszechświata, w tym samym czasie był prawdopodobnie odpowiedzialny za zamknięcie aktywności gwiazdotwórczej w najmniejszych galaktykach. Te nieregularne obiekty powstały około 100 milionów lat przed rozpoczęciem ery rejonizacji, rodząc pierwsze (i zarazem ostatnie) pokolenia gwiazd. Są one mniejszymi kuzynami bardziej aktywnych (rodzących wciąż gwiazdy) galaktyk karłowatych zlokalizowanych w pobliżu Drogi Mlecznej.

W przeciwieństwie do większych kuzynów „galaktyki-duchy” nie były dość masywne aby wykształcić mechanizm obronny przed inwazyjnym promieniowaniem ultrafioletowym, które spowodowało usunięcie niewielkich zapasów gazu. Brak tego budulca stał się bezpośrednią przyczyną zastopowania procesu tworzenia nowych gwiazd.

Odkrycie opisywane w tym artykule może wyjaśniać problem „brakujących galaktyk satelickich” Drogi Mlecznej, w pobliżu której zaobserwowano zaledwie nieco ponad tuzin niewielkich galaktyk karłowatych. Tymczasem komputerowe symulacje wskazują na istnienie tysięcy takich obiektów. Jedna z teorii tłumaczących tę sytuację zakłada, iż w najmniejszych galaktykach występowała bardzo mała lub prawie zerowa aktywność gwiazdotwórcza, co czyniłoby takie obiekty niezmiernie trudne do zaobserwowania.

Projekt Sloan umożliwił dojrzenie pewnej ilości „galaktyk-duchów”, a warto pamiętać, iż badacze postanowili się przyjrzeć jedynie niewielkiemu fragmentowi nieba. Istnienie tysięcy takich obiektów, gdzie aktywność gwiazdotwórcza w ogóle mogła nie mieć miejsca, zdaje się stawać wiarygodne i zgodne z modelami.

Populacje gwiazd w opisywanych wymarłych galaktykach mogłyby liczyć od kilkuset do kilku tysięcy gwiazd, zarówno jaśniejszych, jak i ciemniejszych od naszego Słońca. Pomimo niewielkiej ilości gwiazd, obiekty te posiadałyby w swoim pobliżu znaczne ilości ciemnej materii, stanowiącej swego rodzaju „rusztowanie” dla każdej galaktyki.

Zwykłe galaktyki karłowate, leżące w pobliżu Drogi Mlecznej, zawierają 10-krotnie więcej ciemnej materii niż tej zwykłej, barionowej, tworzącej np. gwiazdy. W przypadku „galaktyk-duchów” ciemnej materii jest nawet około 100 razy więcej, co czyni je niewątpliwie niewidocznymi wcześniej wyspami ciemnej materii, koegzystującymi z Drogą Mleczną od miliardów lat.

W momencie gdy „galaktyki-duchy” zaczęły być odkrywane, astronomowie rozpoczęli wysuwanie różnych wyjaśnień tłumaczących niewielką ilość posiadanych gwiazd. Niektórzy wierzyli, iż za pozbycie się całego, niezbędnego do tworzenia nowych gwiazd gazu, odpowiedzialne są wewnętrzne procesy, takie jak np. wybuch supernowej. Inni sugerowali, iż najzwyczajniej wyczerpaniu uległy zapasy dostępnego gazu. Wreszcie kilku badaczy twierdziło, że drobne galaktyki powstały na wczesnym etapie rozwoju Wszechświata i proces rejonizacji stał się przyczyną zakończenia powstawania nowych gwiazd.

Badania dwóch „galaktyk-duchów”, przeprowadzane za pomocą teleskopów naziemnych, ujawniły, iż zawarte w nich gwiazdy są rzeczywiście „reliktami przeszłości.” Badacze postanowili wykorzystać czułe instrumenty Kosmicznego Teleskopu Hubble’a w celu potwierdzenia uzyskanych wyników. Do badań wybrano sześć małych galaktyk, spośród których „prześwietlono” już trzy, nazwane Hercules, Leo IV i Ursa Major. Dystans do tych obiektów z Ziemi wynosi od 330 do 490 tys. lat świetlnych.

Astronomowie byli bardzo zaskoczeni, kiedy odkryli, iż populacja gwiazd tych „galaktyk-duchów” nie zawiera żadnych młodych obiektów. Wiek określano na podstawie analizy jasności oraz koloru gwiazdy. Do porównania wykorzystano gwiazdy zlokalizowane w jednym z najstarszych znanych obiektów we Wszechświecie – gromadzie kulistej M92, zlokalizowanej w odległości 26 tys. lat świetlnych od Ziemi. Wszystkie gwiazdy zawarte w przebadanych jak na razie „galaktykach-duchach” zaliczane są do bardzo starych.

(NASA)Obraz wykonany w ramach przeglądu Sloan Digital Survey. Przerywaną linią zaznaczono granice galaktyki karłowatej Leo IV, posiadającej szerokość około 1100 lat świetlnych. Biały prostokąt jest polem widzenia Teleskopu Hubble'a / Credits: NASA, ESA, and T. Brown (STScI)Symulacja przedstawiająca rozkład ciemnej materii w halo otaczającym Drogę Mleczną. Na środkowej grafice zaznaczono na zielono galaktyki karłowate, otoczone taką ilością ciemnej materii, która pozwala ściągać materiał do zasilania procesów gwiazdotwórczych. Na dolnej grafice ukazane najsłabsze z galaktyk karłowatych, w których już od dawna nie są produkowane nowe gwiazdy / Credits: NASA, ESA, and T. Brown and J. Tumlinson (STScI)

Share.

Comments are closed.