Wykrywanie łączących się galaktyka

Ponad 30 lat temu satelita na podczerwień Infrared Astronomy Satellite odkrył, że Wszechświat zawiera wiele niezwykle jasnych galaktyk, niektóre ponad tysiąc razy jaśniejsze, niż Droga Mleczna, ale które są praktycznie niewidoczne na optycznych długościach fal. Galaktyki te są zasilane przez wybuchy pochodzące od formujących się gwiazd zakopanych głęboko w obłokach gazu i pyłu. Pył pochłania promieniowanie UV, świecąc na długościach fal podczerwonych. W wielu przypadkach nadpobudliwość wywołana była zderzeniem galaktyk, które ułatwiło zapadanie się gazu międzygwiezdnego w nowe gwiazdy.

Kolizje między galaktykami są powszechne. Rzeczywiście, większość galaktyk prawdopodobnie brała udział w jednym lub kilku spotkaniach podczas swojego życia, co czyni te interakcje ważną fazą w ewolucji galaktyk i powstawaniu gwiazd we Wszechświecie. Na przykład Droga Mleczna jest związana grawitacyjnie z galaktyką Andromedy i zbliża się do niej z prędkością ok. 50 km/s; spodziewamy się spotkania za ok. 1 mld lat. We Wszechświecie lokalnym ok. 5% galaktyk jest obecnie połączonych, a połączenia zwykle łatwo można zidentyfikować na podstawie widocznych zniekształceń morfologicznych, jakie wywołują, takich jak ogony pływowe szybujące z dysków galaktycznych.

Nie wszystkie galaktyki świecące w podczerwieni wykazują jednak takie zniekształcenia, a kwestia identyfikacji (i klasyfikacji) połączeń staje się szczególnie problematyczna w badaniach wcześniejszych kosmicznych epok, gdy tempo formowania się gwiazd było znacznie wyższe, niż obecnie, a także gdy tempo łączenia się galaktyk było również wyższe. Ale galaktyki w odległym kosmosie są zbyt oddalone, aby wykryć sygnatury przestrzenne, takie jak ramiona pływowe (przynajmniej przy pomocy obecnych teleskopów). Możliwe jest, że inne procesy poza powstawaniem gwiazd wywołanym przez zderzenie zapalają niektóre z tych jasnych galaktyk, na przykład akrecja supermasywnych czarnych dziur może emitować duże ilości promieniowania UV. Z powodu takich przypadków oszacowania formowania się gwiazd we wczesnym Wszechświecie na podstawie samych pomiarów jasności mogą być niepoprawne.

Lars Hernquist, astronom z CfA jest pionierem w rozwoju komputerowych symulacji łączących się galaktyk. Kilka lat temu wraz z zespołem współpracowników stworzył nową ogromną symulację powstawania i ewolucji galaktyk we Wszechświecie, zwaną Ilustris. W nowym artykule bazującym na symulacjach Ilustris obrazowania łączących się galaktyk, astronomowie przedstawiają sposób, który pomoże zidentyfikować kiedy obrazowane układy się łączą. Stworzyli około miliarda syntetycznych zdjęć z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a i Jamesa Webba z symulowanych połączeń, a następnie szukali wspólnych morfologicznych wskaźników łączenia się. Opracowali algorytm, który z powodzeniem zidentyfikował zderzenia na poziomie ok. 70% kompletności aż do wieku, w którym Wszechświat miał zaledwie 2 mld lat. Wyniki algorytmu wskazały, że cechy przestrzenne związane ze zgrubieniami centralnymi były najważniejsze przy wyborze przeszłych połączeń, podczas gdy podwójne jądra i asymetrie były najważniejsze przy wyborze przyszłych połączeń. Nowy algorytm będzie szczególnie cenny w przypadku zastosowania do przyszłych obrazów z JWST bardzo odległych połączeń.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
CfA

Dodaj komentarz

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.