W klasycznym spojrzeniu na galaktyki nieaktywne uważano, że są one całkowicie „martwe” – nie tworzą się w nich nowe gwiazdy, gdyż skończył się cały zimny gaz potrzebny do takich procesów. Przy pomocy sieci teleskopów Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) pokazano, że sprawa jest jednak dużo bardziej skomplikowana.

Giuliano Lorenzon jest doktorantem w Zakładzie Astrofizyki Narodowego Centrum Badań Jądrowych. Kierował międzynarodowym zespołem naukowców, który użył sieci radioteleskopów ALMA do poszukiwań zimnego ośrodka międzygwiazdowego w masywnych galaktykach nieaktywnych, znajdujących się poza naszym lokalnym otoczeniem we Wszechświecie.

Skupiono się na tzw. głębokim polu COSMOS, czyli obszarze nieba w gwiazdozbiorze Sekstantu, obserwowanym przez wiele godzin m.in. przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a, czy podczerwony teleskop VISTA, a także inne instrumenty. Ten fragment nieba jest dobrze scharakteryzowany. W najnowszych badaniach analizowano masywne galaktyki obserwowane w stadium, jakie miały około cztery miliardy lat temu (przesunięcia ku czerwieni około z = 0,4), a więc długo po zakończeniu głównej fazy powstawania gwiazd.

Przy pomocy ALMA zmierzono słabe promieniowanie milimetrowe od ziaren pyłu oraz od tlenku węgla, kluczowego wskaźnika dla wodoru cząsteczkowego. Dzięki temu można było oszacować, ile pyłu i gazu zawierają te galaktyki.

Badanie jest istotne, bowiem znacznie zwiększono liczbę nieaktywnych galaktyk, dla których udało się bezpośrednio zmierzyć stosunek pyłu do gazu. Stadium obserwowanych galaktyk to miliard lat po zakończeniu procesów gwiazdotwórczych. Okazuje się, że obiekty w tym stadium są bardzo zróżnicowane. Jedne faktycznie mają niewiele pyłu i gazu w stosunku do masy gwiazd (co zgadza się z klasycznym modelem). Ale inne nadal mają całkiem sporo pyłu lub gazu, a stosunek pyłu do gazu jest podobny do wartości dla galaktyk aktywnych, takich jak Droga Mleczna.

Odkrycie pokazuje, że nie ma jednej ścieżki ewolucji dla galaktyk nieaktywnych. W niektórych zasoby gazu i pyłu zanikają w ciągu kilkuset milionów lat, a w innych potrzeba na to kilku miliardów lat.

Co więcej, pokazano, że mamy do czynienia ze scenariuszem, w którym po wygaszeniu intensywnych procesów gwiazdotwórczych, gaz i pył mogą ewoluować niezależnie. Procesy takie, jak powstawanie i niszczenie ziaren pyłu, powolny napływ świeżego gazu lub usuwanie go przez mechanizm taki, jak tzw. sprzężenie zwrotne czarnej dziury, mogą pozostawiać różne ślady, nawet jeśli nie powstają żadne nowe gwiazdy.

Giuliano Lorenzon podkreśla, że nie można patrzeć wyłącznie na pył lub wyłącznie na gaz, jeśli chcemy wnioskować, w jaki sposób galaktyki kończą formowanie gwiazd. Potrzebne są oba składniki układanki.

Uzyskane wyniki dostarczyły nowych, bezpośrednich ograniczeń obserwacyjnych dla modeli ewolucji galaktyk i pokazały, że nawet systemy uznawane za „martwe” mogą zawierać pewne ilości materiału gwiazdotwórczego.

Artykuł opisujący wyniki badań ukazał się w „The Astrophysical Journal Letters”. Wśród międzynarodowego grona autorów publikacji, oprócz Giuliano Lorenzona, z Narodowego Centrum Badań Jądrowych są także Darko Donevski oraz Krzysztof Lisiecki.

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) to zespół 66 anten pracujących na falach milimetrowych i submilimetrowych. Znajduje się na w Chile, na wysokości ponad 5000 metrów n.p.m. Zarządza nim Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO), reprezentujące Europę w projekcie ALMA. Polska jest krajem członkowskim ESO. (PAP)

Nauka w Polsce

cza/ agt/