Sciencemag.cz
Doporučujeme
Galaxie zakončují aktivní fázi svého života v okamžiku, kdy se v nich přestanou tvořit nové hvězdy. Až dosud se ale astronomům nedařilo spolehlivě zdokumentovat tento proces ve vzdáleném vesmíru. S použitím radioteleskopu ALMA, jehož evropským partnerem je ESO, vědci objevili galaxii, která přišla téměř o polovinu plynu potřebného pro formování dalších hvězd. Proces navíc probíhá překvapivou rychlostí – galaxie ztrácí každý rok plyn ekvivalentní hmotě 10 000 Sluncí. Členové výzkumného týmu se domnívají, že tento mimořádný jev nastartovala kolize s jinou galaxií, což by mohlo astronomy přimět k revizi modelů, kterými v současnosti popisují, jak galaxie přicházejí o schopnost vytvářet hvězdy.
„Vůbec poprvé jsme ve vzdáleném vesmíru pozorovali typickou hmotnou galaxii s probíhající tvorbou hvězd, u které se produkce nových stálic zastavuje díky masivní ztrátě chladného plynu,“ říká vedoucí výzkumu Annagrazia Puglisi (Durham University, UK; Saclay Nuclear Research Centre, CEA-Saclay, Francie). Galaxie s označením ID2299 je natolik vzdálená, že jejímu světlu trvá 9 miliard let, než doletí až k nám. Vidíme ji tedy tak, jak vypadala v době, kdy byl vesmír jen 4,5 miliardy let starý.
Galaxie ID2299 ztrácí materiál rychlostí asi 10 000 hmotností Slunce za rok a přišla již o neuvěřitelných 46 % celkového množství chladného plynu. A jelikož tato galaxie zároveň tvoří hvězdy vysokou rychlostí – stokrát vyšší než Mléčná dráha, zbylý plyn bude rychle spotřebován a období tvorby hvězd v galaxii ID2299 skončí za pouhých několik desítek milionů let.
Astronomové se domnívají, že za touto působivou ztrátou hmoty stojí kolize dvou galaxií, které se patrně spojily a daly vzniknout ID2299. Vodítkem, které vědce na tuto myšlenku přivedlo, se stalo spojení vyvrženého plynu s útvarem označovaným jako ‚slapový ohon‘ (tidal tail). Jedná se o protáhlé proudy hvězd a plynu táhnoucí se do mezigalaktického prostoru, které vznikají následkem sloučení dvou galaxií, obvykle jsou ale příliš slabé na to, aby bylo možné je u takto vzdálených objektů zaznamenat. Členům tohoto týmu se však podařilo pozorovat poměrně jasnou strukturu táhnoucí se z galaxie do okolního prostoru, u které prokázali, že se skutečně jedná o slapový ohon.
Většina astronomů se domnívá, že za rozfoukání hmoty pro tvorbu dalších hvězd do okolního vesmíru jsou zodpovědné dva procesy – hvězdný vítr doprovázející formování nových hvězd a aktivita černých děr v jádrech hmotných galaxií, které společnými silami připraví galaxii o schopnost nové hvězdy utvářet. Tato nová studie, která byla publikována ve vědeckém časopise Nature Astronomy, však naznačuje, že k vyvrhování chladného plynu může přispívat také spojování galaxií.
„Náš výzkum naznačuje, že k výronům plynu může dojít následkem spojování galaxií a že útvary vytvořené hvězdnými větry a slapové ohony mohou vypadat velmi podobně,“ upozorňuje spoluautor práce Emanuele Daddi (CEA-Saclay). Právě proto některé týmy, které v minulosti identifikovaly hvězdný vítr ve vzdálených galaxiích, mohly ve skutečnosti zaznamenat hmotu unikající z galaxie v podobě slapového ohonu. „To by nás mělo přimět k revizi našeho chápání konce aktivní hvězdotvorby v galaxiích“, dodává Emanuele Daddi.
S hodnocením významu tohoto objevu souhlasí i Annagrazia Puglisi: „Byla jsem objevem takto mimořádné galaxie nadšena! Nemohla jsem se dočkat, až se o tomto podivném objektu dozvíme víc, protože jsem byla přesvědčena, že se díky němu můžeme naučit mnoho nového o tom, jak se galaxie vyvíjejí.“
K tomuto překvapivému objevu však došlo čistě náhodou při prohlídce dat z přehlídky galaxií prováděné pomocí radioteleskopu ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), která se zaměřuje na výzkum vlastností plynu ve více jak stovce vzdálených galaxií . Observatoř ALMA ležící na severu Chile sledovala galaxii ID2299 pouhých několik minut, ale díky svému výkon u umožnila astronomům získat dostatek dat nejen k jejímu zachycení, ale také k identifikaci slapového ohonu.
„ALMA vrhá nové světlo na mechanismy, které mohou zastavit formování hvězd ve vzdálených galaxiích. Zachycení takto mohutného jevu představuje další významnou část složité skládanky našeho chápání evoluce galaxií,“ dodává spoluautorka práce Chiara Circosta (University College London, UK).
V budoucnu by členové týmu mohli využít radioteleskop ALMA k získání pozorování této galaxie s vyšším rozlišením a dosahem, což by umožnilo lépe pochopit dynamiku vyvrženého plynu. A pozorování budovaným velkým dalekohledem ESO/ELT (Extremely Large Telescope) by mohla umožnit výzkum propojení mezi hvězdami a plynem v galaxii ID2299 a dále prohloubit naše znalosti vývoje galaxií.
Výzkum byl prezentován v článku “A titanic interstellar medium ejection from a massive starburst galaxy at z=1.4”, který byl publikován v časopise Nature Astronomy (doi: 10.1038/s41550-020-01268-x).
