Csillagkeletkezési régiók közeli galaxisokban: pár dolgot továbbra sem értünk

3666

Nemzetközi együttműködés eredményeként elkészültek az első nagy felbontású térképek azokról a hatalmas, sűrű, galaxisokban lévő gázfelhőkről, amelyekben csillagok születnek. 90 közeli csillagváros vizsgálatából kiderült, hogy a csillagképződésről szerzett tudásunk még hiányos.

A PHANGS (Physics at High Angular resolution in Nearby GalaxieS) elnevezésű kutatási program keretében a csillagászok több műszerrel, köztük a chilei ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) rádióteleszkóppal figyelték meg a közeli Univerzum legkülönbözőbb formájú és méretű galaxisait, amelyekben csillagok képződnek. Az öt év alatt összegyűjtött adatok alapján példátlan felbontásban vizsgálták 40 ezer molekulafelhő tulajdonságait.

A molekulafelhők olyan sűrű gázból és porból álló régiók, amelyekben csillagok születnek. A gyakran csillagbölcsőnek nevezett régiókban több millió éves élettartamuk alatt csillagok tízezrei születnek. A csillagászok korábban úgy gondolták, hogy minden molekulafelhő alapvetően ugyanolyan, de az új tanulmány szerint a felhők jellegzetességei aszerint változnak, hogy hol találhatók a galaxison belül.

„Ez azért fontos, mert ha a molekulafelhők közti különbség szisztematikus, akkor a bennük lévő csillagok fejlődési üteme attól függ, hogy a felhők merre találhatók.” – mondta Annie Hughes (Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie) az Amerikai Csillagászati Társaság (American Astronomical Society) nyári virtuális találkozóján.

Az ALMA obszervatórium felvételei 20 közeli galaxisról abból a 90-ből, amelyet a PHANGS program keretében vizsgáltak. (Forrás: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/PHANGS, S. Dagnello (NRAO))

Szén-monoxid a molekulafelhőkben

A PHANGS–ALMA közös projekt keretében galaxistérképeket készítenek a szén-monoxid (CO) molekulák emissziója alapján. „Ez a fő módszerünk annak a hideg, sűrű molekuláris gáznak a nyomon követésére, amely – amennyire tudjuk – a lokális Univerzum összes csillagát létrehozza.” – mondta a kutatócsoport tagja, Adam Leroy (Ohio State University).

Az ALMA térbeli felbontása lehetővé teszi a megfigyelést körülbelül 300 fényéves pontossággal, ami történetesen az egyes felhők hozzávetőleges mérete. Ezek az adatok jelentős fejlődésnek számítanak a korábbi megfigyelésekhez képest, mivel korábban csak néhány galaxis felhőit tanulmányozták részletesen.

A szén-monoxid-adatok azt mutatják, hogy az egyes felhők tömege, sűrűsége és turbulenciája a környezetüktől függ. A galaxisközponthoz közelebb elhelyezkedő felhők sokkal sűrűbbek, és erősebb bennük a turbulencia, mint azokban, amelyek a galaxiskarok külső részein találhatók. „Úgy tűnik, hogy ezek az eltérések a csillagképződéssel és a felhők evolúciójában zajló változásokkal állnak kapcsolatban, ami arra utal, hogy a csillagképződés nem mindenhol történik ugyanúgy a különböző galaxisokban és azokon belül.” – mondta Hughes.

A csillagok hatása

Ezek a különbségek nem csak nagymértékű, de kisebb tényezőktől is függenek. A szén-monoxid-adatok és az idősebb csillagok megfigyelései arra utalnak, hogy a felhőkben lévő gáz a galaxis mögöttes csillagszerkezetére válaszul csomósodik, mondta a kutatócsoport tagja, Sharon Meidt (Gent University) a júniusi prezentáción. Ez az összefüggés meglepő, mert a csillagászok arra számítottak, hogy a felhők méretskáláján csak az számít, ami magában a gázban történik.

Egy adott felhő tömege és sűrűsége megszabhatja, hogy meddig marad fenn, mielőtt kifogyna a csillagképző alapanyagokból. Mindenesetre a molekulafelhők és a csillagképződés közti kapcsolat nem egyértelmű – egy nagyobb tömegű felhőben nem képződik szükségszerűen több csillag. A tanulmányok azt mutatják, hogy a molekulafelhők nem hatékonyak a csillagok teremtésében: gázanyaguknak csupán 1%-a alakul át csillaggá. A jelenlegi elméletek szerint a felhőben lévő turbulenciának befolyásolnia kell a csillagszületést, így a „viharos felhőkben” hatékonyabban zajlik a képződés. A PHANGS eredményei azonban ennek az ellenkezőjét igazolják, jegyezte meg Dyas Utomo (National Radio Astronomy Observatory, Charlottesville), a kutatócsoport tagja. Egyéb olyan rejtett tényezőknek is szerepet kell játszaniuk, mint amilyen a felhőkben lévő sűrű gáz mennyisége.

A Hubble és az ALMA (narancs/vörös) obszervatórium képeiből összeállított kompozit kép az NGC 4254 jelű galaxisról. Ez a galaxis egyike a PHANGS–ALMA program keretében vizsgált 90 csillagvárosnak. (Forrás: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / PHANGS, S. Dagnello (NRAO))

A PHANGS kutatócsoport a jövőben más molekulák segítségével szeretné lekövetni a sűrűségcsomókat azokban a molekulafelhőkben, amelyekből a csillagok származnak. Jelenleg a Hubble-űrtávcsővel és az ESO chilei Nagyon Nagy Távcsövével a PHANGS keretében vizsgált 90 galaxis egy részét vizsgálják. Ezek a megfigyelések segítenek a kutatócsoportnak megállapítani, hogy milyen gyorsan és hatékonyan alakulnak ki csillagok különböző feltételek mellett.

A PHANGS adatbázisa nyilvános, és Leroy reméli, hogy a témában született több mint 30 szakcikket továbbiak fogják követni.

Forrás: Sky & Telescope

Hozzászólás

hozzászólás