Odkrycie dokonane przez zespół naukowców ujawnia pewne kluczowe lekcje dotyczące kosmosu, które – jak sądziliśmy – wyciągnęliśmy z obserwacji naszej własnej Galaktyki.
Ta nowa wiedza pochodzi z obrzeży Andromedy, najbliższego głównego galaktycznego sąsiada Drogi Mlecznej, gdzie astronomowie znaleźli najmniejszą i najciemniejszą galaktykę satelitarną tego układu do tej pory.
Ta galaktyka karłowata, nazwana Andromeda XXXV i znajdująca się w odległości około 3 milionów lat świetlnych, zmusza astronomów do ponownego zastanowienia się nad tym, jak galaktyki ewoluują w różnych środowiskach kosmicznych i przetrwają różne epoki Wszechświata.
Chociaż odkrycie niesie ze sobą więcej pytań niż odpowiedzi, tak właśnie dzieje się, gdy badasz Wszechświat, powiedział Marcon Arias, główny autor raportu w Astrophysical Journal Letters, który szczegółowo opisuje odkrycie.
Wszechświat wciąż kryje wiele tajemnic, powiedział, ale to odkrycie pomaga skorygować to, co wiemy i ujawnia więcej na temat tego, czego nie wiemy.
Wciąż mamy wiele do odkrycia – powiedział Arias, który wykonał tę pracę jako student studiów licencjackich na Wydziale Astronomii.
Jest tak wiele rzeczy, których wciąż musimy się nauczyć – nawet o tym, co jest blisko nas – w zakresie formowania się galaktyk, ewolucji i struktury, zanim będziemy mogli odtworzyć historię Wszechświata i zrozumieć, w jaki sposób znaleźliśmy się tam, gdzie jesteśmy dzisiaj.
Międzygalaktyczne i bardzo małe
W naszym układzie Drogi Mlecznej znajdują się również dziesiątki takich galaktyk satelitarnych (lub towarzyszących), co wyjaśnia, dlaczego ich historia jest wciąż pisana. Te galaktyki towarzyszące różnią się od swojej masywnej, centralnej galaktyki macierzystej, ale wciąż są wystarczająco blisko, aby zostać złapane w jej grawitacyjny uścisk. Galaktyki satelitarne są również znacznie mniejsze.
Są to w pełni funkcjonalne galaktyki, ale ich wielkość stanowi około jednej milionowej wielkości Drogi Mlecznej – powiedział główny autor badania, Eric Bell, profesor U-M. To tak, jakby mieć doskonale funkcjonującego człowieka, który jest wielkości ziarenka ryżu.
Ponieważ są one znacznie mniejsze, te galaktyki satelitarne są również znacznie ciemniejsze i trudne do dostrzeżenia. Dopiero w ciągu ostatnich kilku dekad astronomowie dysponowali wystarczająco czułą technologią, aby odkryć większość znanych satelitów Drogi Mlecznej. Obecnie obserwatorzy nie są w stanie dostrzec bardzo słabych galaktyk satelitarnych znajdujących się dalej niż Andromeda, powiedział Bell.
Ze względu na ich bliskość do nas, galaktyki satelitarne Drogi Mlecznej były naszym jedynym źródłem informacji o tych maleńkich galaktykach. Chociaż naukowcy odkryli galaktyki satelitarne w Andromedzie już wcześniej – dlatego jest to Andromeda XXXV, a nie Andromeda I – były one zbyt duże i jasne, aby stanowczo zakwestionować to, czego dowiedzieliśmy się z Drogi Mlecznej.
To po części dlatego odkrycie Marcosa jest tak ważne. W przeszłości tego typu galaktyki można było odkryć tylko wokół jednego układu, Drogi Mlecznej – powiedział Bell. Teraz jesteśmy w stanie spojrzeć na taką galaktykę wokół Andromedy i jest to pierwszy raz, kiedy zrobiliśmy to poza naszym układem.
Aby odkryć Andromedę XXXV, Arias najpierw przejrzał ogromne zbiory danych obserwacyjnych w poszukiwaniu oznak potencjalnych towarzyszy. Gdy już stworzył listę obiecujących kandydatów, wraz z Bellem zabezpieczyli czas na Kosmicznym Teleskopie Hubble’a, aby przeprowadzić dokładniejszą inspekcję.
Korzystając z Hubble’a, naukowcy odkryli, że Andromeda XXXV była nie tylko galaktyką satelitarną, ale była też wystarczająco mała, aby zmienić niektóre z naszych wyobrażeń o tym, jak galaktyki ewoluują, na przykład jak długo są w stanie tworzyć gwiazdy.
Niebiańska zagadka kryminalna
Chociaż odkrycie to było zaskakujące, Bell podkreślił również, że nie jest niczym niezwykłym, że pomysły w astronomii stają się bardziej złożone, gdy opuszczamy nasze własne podwórko. Kiedy masz tylko jeden układ do przeanalizowania, nie możesz być pewien, co jest właściwością, którą można uogólnić, a co jest osobliwością – powiedział.
Teraz Andromeda XXXV dostarczyła wystarczająco mocnych dowodów, aby zacząć pewnie rozróżniać te właściwości. Najbardziej oczywistą różnicą między satelitami Drogi Mlecznej i Andromedy było to, kiedy przestały tworzyć gwiazdy.
Większość satelitów Drogi Mlecznej ma bardzo stare populacje gwiazd. Przestały one formować gwiazdy około 10 miliardów lat temu – powiedział Arias. Widzimy, że podobne galaktyki satelitarne Andromedy mogły tworzyć gwiazdy nawet kilka milionów lat temu – około 6 miliardów lat.
Informacje te pomogły również badaczom rozwiązać zagadkę, którą Bell określił jako tajemnicę morderstwa w Andromedzie.
Niezależnie od tego, czy galaktyka jest ogromna, czy mała, musi mieć zapas gazu, który jest dostępny do kondensacji w gwiazdy. Gdy tego gazu zabraknie, formowanie się gwiazd ustaje. Naturalnym pytaniem jest to, czy ten koniec następuje w wyniku samoistnego wyczerpania się zapasów gazu w galaktyce, czy też w wyniku jego wysysania przez większego gospodarza.
W przypadku satelitów Drogi Mlecznej ich wcześniejsze zaprzestanie procesów gwiazdotwórczych pokrywa się z opcją bez pomocy. Wydaje się, że w przypadku małych towarzyszy Andromedy procesy gwiazdotwórcze trwają dłużej.
Te rozszerzone procesy gwiazdotwórcze są jeszcze bardziej interesujące w kontekście rozmiarów Andromedy XXXV i historii Wszechświata.
Kosmologia smażona na głębokim tłuszczu
Wszechświat początkowo był niewiarygodnie gorący i gęsty, ale w momencie pierwszego miliarda lat istnienia rozszerzył się i ochłodził do temperatury chłodnego wiosennego dnia. Ta sielankowa temperatura sprzyjała również kondensacji gazu we Wszechświecie w gwiazdy, które gromadziły się w galaktyki.
Jednak w miarę jak gwiazdy wyrzucały z siebie energię, a czarne dziury tworzyły się i pochłaniały materię, Wszechświat znów stał się bardzo gorący. W przypadku małych galaktyk – galaktyka o masie mniejszej niż około 100 000 mas Słońca – uważano, że jest to wyrok śmierci dla procesów gwiazdotwórczych. Ciepło w zasadzie ugotowałoby gaz potrzebny do zasiania gwiazd.
Myśleliśmy, że w zasadzie wszystko zostanie usmażone, ponieważ cały Wszechświat zmienił się w kadź wrzącego oleju – powiedział Bell. Ale Andromeda XXXV nie została usmażona.
Myśleliśmy, że całkowicie straci swój gaz, ale najwyraźniej tak się nie stało, ponieważ ma około 20 000 mas Słońca, a mimo to wciąż tworzyła gwiazdy przez kilka dodatkowych miliardów lat.
To, jak przetrwała, jest obecnie kwestią otwartą.
Nie mam odpowiedzi – powiedział Bell. Nadal prawdą jest, że Wszechświat się rozgrzał, po prostu dowiadujemy się, że konsekwencje są bardziej skomplikowane, niż myśleliśmy.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
University of Michigan
