Когда галактики формируют новые звезды, они иногда делают это в виде безумных эпизодов активности, известных как звездообразования. Эти события были обычным явлением в ранней Вселенной, но реже в соседних галактиках.
Во время этих вспышек рождаются сотни миллионов звезд, и их совокупный эффект может привести к мощному ветру, который распространяется за пределами галактики. Было известно, что эти ветры влияют на галактику-хозяина, но новое исследование теперь показывает, что они оказывают значительно большее влияние, чем считалось ранее.
Международная группа астрономов наблюдала за 20 близлежащими галактиками, некоторые из которых, как известно, подвергались вспышкам звездообразования. Они обнаружили, что ветры, сопровождающие эти процессы звездообразования, способны ионизовать [1] газ на расстоянии до 650 000 световых лет от галактического центра - примерно в двадцать раз дальше, чем видимый размер галактики. Это первое прямое наблюдательное свидетельство того, что локальные вспышки звездообразования воздействуют на большую часть газа вокруг галактики-хозяина и имеют важные последствия для того, как эта галактика продолжает развиваться и формировать звезды.
«Протяженный материал вокруг галактик трудно изучать, так как он очень тусклый», - говорит член группы Вивьен Уайлд из Университета Сент-Эндрюс. «Но это важно - эти оболочки из холодного газа содержат важные сведения о том, как галактики растут, перерабатывают массу и энергию и, наконец, умирают. Мы исследуем новый рубеж в эволюции галактик!»
Команда использовала прибор Cosmic Origins Spectrograph (COS) [2] на космическом телескопе Хаббл НАСА/ЕКА для анализа света от смешанной выборки вспышек звезд и контрольных галактик. Они смогли исследовать эти тусклые оболочки, используя еще более удаленные объекты - квазары, ярко светящиеся центры далеких галактик, питаемые огромными черными дырами. Анализируя свет от этих квазаров после того, как он прошел через галактики переднего плана, команда смогла исследовать сами галактики.
«Хаббл - единственная обсерватория, которая может проводить наблюдения, необходимые для такого исследования», - говорит ведущий автор Санчайета Бортакур из Университета Джона Хопкинса. «Нам нужен был космический телескоп для исследования горячего газа, и единственный инструмент, способный измерять протяженные оболочки галактик, - это COS».
Галактики со вспышками звездообразования в выборке имели большое количество сильно ионизированного газа в своих ореолах, но галактики, которые не подвергались вспышкам звездообразования, не имели. Команда обнаружила, что эта ионизация была вызвана энергичными ветрами, создаваемыми рядом с вновь формирующимися звездами.
Это имеет последствия для будущего галактик, принимающих звездообразования. Галактики растут, аккрецируя газ из окружающего их пространства и превращая этот газ в звезды. По мере того, как эти ветры ионизируют будущий топливный резервуар газа в оболочке галактики, снижается доступность холодного газа, что регулирует любое будущее звездообразование.
«Вспышки звездообразования - важное явление - они не только диктуют будущую эволюцию отдельной галактики, но и влияют на круговорот материи и энергии во Вселенной в целом», - говорит член команды Тимоти Хекман из Университета Джона Хопкинса.. «Оболочки галактик - это интерфейс между галактиками и остальной частью Вселенной, и мы только начинаем в полной мере изучать процессы, происходящие внутри них».
Результаты команды будут опубликованы в выпуске The Astrophysical Journal от 1 мая 2013 года.
Примечания
[1] О газе говорят, что он ионизирован, когда его атомы потеряли один или несколько электронов - в этом случае энергетические ветры возбуждают галактический газ и выбивают электроны из атомов внутри.
[2] Спектрографы - это инструменты, которые разбивают свет на составляющие его цвета и измеряют интенсивность каждого цвета, раскрывая информацию об объекте, излучающем свет, например, о его химическом составе, температуре, плотности или скорости.