W wielu galaktykach we Wszechświecie powstają gwiazdy
jednak żadna z nich nie jest bardziej płodna od galaktyk gwiazdotwórczych, w których liczba powstających gwiazd rośnie tak gwałtownie.
Teraz, astronomowie skorzystali z Teleskopu Hubble'a w celu zbadania kilku najmniejszych i najliczniejszych galaktyk gwiazdotwórczych
z czasów gdy powstawała większość gwiazd we Wszechświecie.
Są to gwiazdotwórcze galaktyki karłowate z wczesnego Wszechświata, które są bardziej istotne niż nam się wydawało.
Odcinek 75: Napakowane galaktyki karłowate
przedstawia Dr J, a.k.a. Dr Joe Liske
Wszechświat jest pełen gwiazd. Jednak skąd one się wzięły?
Cóż, utworzyły się z gęstych obłoków gazowych w galaktykach
to proces, który możemy obserwować nawet teraz, zarówno w naszej własnej galaktyce - Drodze Mlecznej, jak i w wielu pobliskich galaktykach.
Możemy nawet mierzyć liczbę gwiazd powstających każdego roku.
Załóżmy, że średnio wszystkie galaktyki tworzyły gwiazdy w dzisiejszym tempie przez cały okres istnienia Wszechświata.
W tym wypadku we Wszechświecie musiałoby być dużo mniej gwiazd niż obserwujemy obecnie.
A to oznacza, że w galaktykach w przeszłości gwiazdy musiały powstawać w dużo większym tempie.
I tak jest, gdy patrzymy na bardzo odległe galaktyki wczesnego Wszechświata,
okazuje się, że gwiazdy z nich powstają około dziesięc razy częściej niż obecnie.
Dzięki Teleskopowi Hubble'a byliśmy w stanie prześledzić całą historię powstawania gwiazd we Wszechświecie.
Okazało się, że większość gwiazd powstała w okresie od dwóch do sześciu miliardów lat po Wielkim Wybuchu.
Wiemy zatem kiedy powstały gwiazdy.
W tym odcinku dowiemy się "gdzie" i "jak".
Czy galaktyki tworzą gwiazdy stopniowo i ciągle w trakcie swojego życia?
Czy są to gwałtowne i krótkie okresy gwiazdotwórcze?
Czy rozmiar galaktyki decyduje o liczbie gwiazd, które w niej powstaną?
Astronomowie obserwowali galaktyki w okresie wczesnego Wszechświata mając nadzieję na znalezienie odpowiedzi na te pytania.
Najbardziej zbadane są najmasywniejsze i najjaśniejsze galaktyki, bowiem najłatwiej je obserwować.
Okazało się, że tworzenie się gwiazd w tych potężnych galaktykach odpowiada za spory wycinek gwiazd, które obserwujemy dzisiaj.
Jednak nie poznamy całego zagadnienia patrząc tylko na te olbrzymie galaktyki. Musimy bowiem badać galaktyki wszystkich rozmiarów.
Astronomowie wykorzystali teraz Teleskop Hubble'a do zbadania niektórych galaktyk karłowatych wczesnego Wszechświata.
Są to mniej masywne bliźniaczki olbrzymich galaktyk badanych wcześniej.
Te galaktyki karłowate są małe i świecą słabo, a tym samym są trudne do obserwacji gdy się na nie spogląda z odległości równej połowie obserwowalnego Wszechświata.
Jednak okazuje się, że warto było je znaleźć, bowiem niektóre z nich zaskakują swoją aktywnością.
Trzecia część tych galaktyk karłowatych tworzy gwiazdy w tak dużym tempie, że mogą dwukrotnie zwiększyć swoją masę w zaledwie 150 milionów lat.
To krótki fragment ich wieku, który jest niesamowicie szybki
zważając na fakt, że w przypadku większości normalnych galaktyk dwukrotne zwiększenie masy zajęłoby miliardy lat.
Oczywiście, galaktyki karłowate nie będą w stanie utrzymać tego tempa powstawania gwiazd przez zbyt długo -
muszą one charakteryzować się krótkotrwałymi okresami nagłego powstawania gwiazd.
Jednak sama liczba galaktyk karłowatych we Wszechświecie oznacza, że ta gwałtowna aktywność gwiazdotwórcza przekłada się na potężną liczbę gwiazd.
Więc jak to się dzieje? Jak astronomowie byli w stanie zmierzyć tempo powstawania gwiazd w tych bardzo słabych galaktykach?
Wykorzystali w tym celu bardzo czuły instrument teleskopu Hubble'a - Wide Field Camera 3 w "trybie spektroskopii grism".
Grism to kombinacja siatki (grating) i pryzmatu (prism), która rozdziela światło galaktyki na jej barwy składowe, tworząc widmo
Dzięki temu cały proces jest bardzo wydajny i praktycznie nie powoduje utraty żadnych fotonów do nas docierających, a jednocześnie można obserwować wiele galaktyk w trakcie pojedynczej obserwacji.
Mając widmo można poszukać światła emitowanego przez wodór w galaktyce.
Jeżeli powstają w niej gwiazdy, intensywne promieniowanie nowopowstałych gwiazd podgrzewa gaz wodorowy, który zaczyna świecić.
Co istotne, całe światło pochodzące od gazu wodorowego jest emitowane tylko w niewielu bardzo wąskich i jasnych liniach emisyjnych,
są one dużo łatwiejsze do wykrycia niż słabe światło samych gwiazd.
A najfajniejsze jest to, że ilość światła w jednej z tych linii mówi nam dokładnie jak intensywny jest proces powstawania gwiazd w danej galaktyce.
Odnajdywanie i badanie różnej wielkości galaktyk gwiazdotwórczych
daje nam nowy wgląd w historię Wszechświata i pozwala odkryć tajemnice ewolucji galaktyk.
W tym momencie nie jesteśmy pewni co sprawia, że galaktyki karłowate tak gwałtownie tworzą gwiazdy.
Zasadniczo, tworzenie się gwiazd może być wywołane przez wiele różnych wydarzeń w historii galaktyki.
Może to być chociażby połączenie lub oddziaływanie pływowe z innymi galaktykami
lub fala uderzeniowa po wybuchu supernowej.
W badanej garstce gwiazdotwórczych galaktyk karłowatych wczesnego Wszechświata, nie znamy jeszcze odpowiedzi na to pytanie.
Na razie wiemy, że galaktyka nie musi być duża, aby zainicjować intensywne powstawanie gwiazd.
Tu Dr J i to był kolejny odcinek Hubblecast. Po raz kolejny natura zaskoczyła nas bardziej niż wyobraźnia.
Hubblecast powstaje w ESA/Hubble w Europejskim Obserwatorium Południowym w Niemczech.
Misja Teleskopu Hubble'a to międzynarodowy projekt NASA i Europejskiej Agencji Kosmicznej.
www.spacetelescope.org
Transkrypcja: ESA/Hubble. Tłumaczenie: Radosław Kosarzycki