Як сусідні галактики утворюють свої зірки
За допомогою повторного аналізу даних від спостережних вимірювань, пролито світло на питання, яке досі лишається відкритим: як в галактиках утворюються зірки?
Про це розповідають в Центрі теоретичної астрофізики та космології Інституту обчислювальних наук Цюріхського університету. Відповідне дослідження провів Роберт Філдманн зі вказаного університету, і воно було опубліковано в журналі Nature у статті “Зв’язок між зореутворенням та газом у сусідніх галактиках”.
Зірки народжуються в щільних хмарах газоподібного молекулярного водню, який пронизує міжзоряний простір більшості галактик. Хоча фізика зореутворення є складною наукою, останнім часом спостерігається значний прогрес у розумінні того, як у галактичному середовищі утворюються зірки. Однак, питання про те, що у кінцевому підсумку визначає рівень зореутворення в галактиках, залишається відкритим.
В принципі, два основні фактори впливають на активність зореутворення: кількість молекулярного газу, який присутній у галактиках, і час, за який газовий резервуар виснажується за рахунок перетворення його на зірки. У той час, як газова маса галактик регулюється конкуренцією між газовими припливом, відтоком та споживанням газу, фізика перетворення газу в зірку на даний час недостатньо зрозуміла. З огляду на її потенційно важливу роль, за допомогою спостережень було здійснено багато зусиль визначення часу, за який вичерпується газ. Однак, ці зусилля призвели до суперечливих висновків, частково через складність у вимірі газових мас з урахуванням поточних меж виявлення.
На зображенні: Візуалізація газу в галактиці, схожій на Чумацький Шлях (в центрі), та навколо неї у сучасному Всесвіті, як передбачається космологічним моделюванням, проведеним автором. Щільний, атомний і молекулярний водень, як правило, утворює розширений диск, який показаний в центрі зображення синьо-фіолетовим кольором. Зірки (білого кольору) утворюються по всьому газовому диску. Додаткове утворення зірок може мати місце в супутникових галактиках, які видно тут у верхньому правому та нижньому лівому позиціях. Гарячий газ низької щільності (зелений та червоний відтінки) можна знайти на великій відстані, аж до краю гало темної матерії, що оточує головну галактику (біле коло). Зображення також показує велику кількість підструктур темної матерії (фіолетового кольору), більшість з яких позбавлені газу та зірок.
У цьому дослідженні використовується новий статистичний метод, що ґрунтується на байєсівському моделюванні, з метою правильного врахування галактик з невизначеною кількістю молекулярного або атомного водню, щоб мінімізувати спостереження. Цей новий аналіз показує, що в типових зореутворюючих галактиках молекулярний та атомний водень перетворюються на зірки протягом приблизно постійних часових шкал, що складають 1 та 10 млрд років відповідно. Однак виявлено, що надзвичайно активні галактики (із “вибухом зореутворення”) мають значно менші терміни вичерпання газу. Ці висновки дозволяють припустити, що утворення зірок у типових галактиках дійсно безпосередньо пов'язане із загальним газовим резервуаром і, таким чином, визначається швидкістю, з якою газ надходить або виходить з галактики. На відміну від цього, значно вища активність утворення зірок у “вибухах зореутворення” має різне фізичне походження, наприклад, від взаємодії галактик або нестабільності у галактичних дисках.
Цей аналіз заснований на даних спостережень за сусідніми галактиками. Спостереження за допомогою Атакамського великого міліметрового/субміліметрового масиву, Квадратного кілометрового масиву та інших обсерваторій обіцяють дослідити вміст газу великої кількості галактик протягом космічної історії. Буде надзвичайно важливо продовжувати розвиток статистичних та інформаційних наукових методів для точного вилучення фізичного вмісту із цих нових спостережень, щоб повністю розкрити таємниці утворення зірок у галактиках.
Читайте ще цікаві новини про космос.