Skrytá vesmírná palivová nádrž nalezena v dětské kupě galaxií

Nečekaný objev vědeckého týmu využívajícího data z radioteleskopu Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) a Atacama Path Finder Experiment (APEX) odhaluje difúzní molekulární plyn ve vzdálené kupě galaxií a prodlužuje časovou osu vzniku hvězd na 400 milionů let. Překvapivě velká zásobárna molekulárního plynu se nachází přibližně 12 miliard světelných let daleko v protokupě galaxií známé jako SPT2349-56, v oblasti raného vesmíru, kde se kupa galaxií teprve začíná formovat.

Kupy galaxií jsou největšími strukturami ve vesmíru a pochopení jejich vzniku je hlavním cílem vědců. Protokupy, jako je SPT2349-56, nabízejí jedinečný pohled na tento proces a umožňují astronomům pozorovat, jak se galaxie spojují v hustém prostředí.

Tento nový výzkum, který vedl Dazhi Zhou z University of British Columbia, se zaměřuje na molekulární plyn v kupě SPT2349-56. Molekulární plyn, především vodík, je surovinou pro tvorbu hvězd, která hraje klíčovou roli ve vývoji galaxií.

Srovnáním pozorování konfigurace ALMA s vysokým rozlišením s daty s nižším rozlišením ze soustavy ALMA Morita Array, známé také jako Atacama Compact Array (ACA), a APEX tým zjistil, že na snímcích ALMA s vyšším rozlišením je „neviditelné“ značné množství molekulárního plynu. ACA detekovala o 75 % více CO než součet jednotlivých zdrojů detekovaných v datech ALMA s vyšším rozlišením.

Tento chybějící plyn není jen několik slabých, nezjištěných galaxií. Místo toho se zdá, že se jedná o rozptýlenou zásobárnu plynu rozprostřenou po celé protohvězdokupě. Tento skrytý zásobník plynu by mohl být klíčem k pochopení intenzivní aktivity tvorby hvězd pozorované v SPT2349-56. Přítomnost takového množství dodatečného plynu prodlužuje palivo pro tvorbu hvězd, což znamená, že celková časová škála, než dojde k vyčerpání, přesáhne 400 milionů let.

Tým se domnívá, že tato rozlehlá zásobárna plynu by mohla být předchůdcem horkého, rozptýleného plynu známého jako mezihvězdné prostředí (ICM), které vyplňuje zralé kupy galaxií.

„Tento objev podtrhuje možnosti radioteleskopu ALMA, zejména při použití ve více konfiguracích,“ říká Zhou. „Pozorování s vysokým rozlišením nám umožnila přesně určit jednotlivé galaxie, zatímco data s nižším rozlišením odhalila širší obraz – rozsáhlé zásoby plynu, který tyto galaxie spojuje a pohání jejich tvorbu hvězd.“

SPT2349-56 je extrémní systém, který produkuje hvězdy 10 000krát rychleji než naše Mléčná dráha, a tato pozorování posunula poznatky vědců o vzniku a vývoji galaxií. Žádná simulace ani model vzniku galaxií dříve nepředpověděly takovou nadměrnou hustotu plynu. Tato zjištění také naznačují, že pozorování radioteleskopu ALMA s vysokým rozlišením, která jsou sice vynikající pro studium jednotlivých galaxií, mohou přehlížet významnou složku plynu v těchto raných kupách. Chybějící plyn se může nacházet v cirkumgalaktickém prostředí (CGM) nebo v předehřátém prostředí protohvězdokupy (proto-ICM).

Budoucí studie využívající všechny možnosti radioteleskopu ALMA, včetně kompaktních konfigurací jejího pole, budou mít zásadní význam pro úplnou charakteristiku tohoto skrytého rezervoáru plynu a pochopení jeho úlohy při formování kup galaxií.

Zdroj: https://www.almaobservatory.org/en/press-releases/alma-founds-hidden-cosmic-fuel/ a https://public.nrao.edu/news/hidden-cosmic-fuel-tank-found-in-infant-galaxy-cluster/

autor: František Martinek