Teleskop kosmiczny Herschel europejskiej agencji kosmicznej ESA odkrył populację otoczonych pyłem galaktyk, które nie potrzebują tyle ciemnej materii ile wcześniej przewidywano, iż potrzeba do rozpoczęcia gromadzenia pyłu i w efekcie zapoczątkowania procesów gwiazdotwórczych.
Odkryta populacja położona jest bardzo daleko od nas, a każda wchodząca w jej skład galaktyka posiada około 300 miliardów mas Słońca. Odkrycie to stanęło na przeciwko dotychczasowej teorii, według której galaktyka powinna być przynajmniej dziesięć razy większa oraz posiadać co najmniej 5000 miliardów mas Słońca aby możliwe było formowanie dużej ilości gwiazd.
Istnieją przypuszczenia, iż większość masy każdej galaktyki stanowi zagadkowa ciemna materia, której istnienie jak do tej pory zostało potwierdzone pośrednio. Astronomie uważają, iż musi istnieć, dzięki czemu mają miejsce efekty grawitacyjne, powstrzymujące galaktyki przed rozerwaniem na skutek ich rotacji.
Współczesne modele opisujące narodziny galaktyk przewidują na samym początku akumulację ogromnych ilości ciemnej materii, której grawitacyjne oddziaływanie przyciąga znaną nam materię. Jeżeli skumulowana zostaje odpowiednia ilość atomów i cząstek, to dochodzi do rozpoczęcia dynamicznego procesu gwiazdotwórczego, w wyniku którego nowe gwiazdy formują się z częstotliwością 100-1000 razy większą niż ma to miejsce w naszej Drodze Mlecznej obecnie.
„Obserwacje teleskopu Herschel pokazują nam, iż nie potrzebna jest tak duża ilość ciemnej materii jak do tej pory sądzono, wymaganej do zapoczątkowania procesu formowania gwiazd” – mówi Asantha Cooray z Uniwersytetu Kalifornijskiego (Kalifornia, USA).
Odkrycie zostało dokonane w ramach przeprowadzanych analiz zdjęć wykonanych w podczerwieni, dostarczonych przez instrument SPIRE (Spectral and Photometric Imaging Receiver) teleskopu Herschel. Instrument ten prowadzi obserwacje na falach o długościach 250, 350 i 500 mikronów. Są to wartości około 1000 razy większe od tych, które jest w stanie dostrzec ludzkie oko, odsłaniając galaktyki ukryte za gęstymi warstwami pyłu.
„Teleskop Herschela, bardzo czuły właśnie na światło emitowane w dalekiej podczerwieni przez młode, zakryte galaktyki, umożliwia nam zajrzenie głębiej w Wszechświat oraz zrozumienie w jaki sposób galaktyki powstają oraz ewoluują” – mówi Göran Pilbratt, naukowiec z programu ESA Herschel.
Na zdjęciach dostarczanych przez Herschela znajduje się tak dużo galaktyk, iż zlewają się one w przypominające mgłę tło, nazywane podczerwonym promieniowaniem tła. Galaktyki nie są rozmieszczone przypadkowo, ale układają się według położenia ciemnej materii we Wszechświecie, co jest doskonale widoczne w postaci mgły, wyróżniającej się charakterystycznymi obszarami ciemności oraz światła.
Analizy jasności obszarów ze zdjęć SPIRE ukazały w odległych podczerwonych galaktykach rejony gwiazdotwórcze, które rozwijają się 3-5 razy szybciej niż dotychczas sądzono na podstawie obserwacji w świetle widzialnym podobnych, młodych galaktyk, przeprowadzanych m.in. przez Kosmiczny Teleskop Hubble.
Dalsze analizy i symulacje pokazały, iż odpowiednia masa galaktyki gwarantuje dobre warunki do formowania gwiazd. Mniej masywne galaktyki nie zawsze są w stanie zapewnić warunki do rozwoju więcej niż tylko pierwszej generacji gwiazd przed zanikiem. Z kolei z drugiej strony bardziej masywne galaktyki mogą borykać się z pewnymi trudnościami w zapewnieniu odpowiednich warunków na skutek wolnego ochładzania się gazu, co w rezultacie prowadzi do powstrzymania procesu zapadania i zagęszczania materii.
W świetle ostatniego zidentyfikowania tej właściwej masy galaktyki, wynoszącej kilka setek miliardów mas Słońca, astronomowie są w stanie określić dokładniej jak charakteryzują się galaktyki, które mogą formować gwiazdy i jednocześnie same się rozwijać. Modele formowania galaktyk mogą zostać teraz dopasowane do tej najnowszej wiedzy, co w rezultacie pomoże nam zrozumieć jak powstała m.in. nasza Droga Mleczna.
(ESA)
