ALMA обнаружила гигантские резервуары турбулентного газа в удаленных галактиках

Впервые зарегистрированы молекулы CH+ в удаленных галактиках со вспышками звездообразования. Телескоп ALMA зарегистрировал турбулентные скопления холодного газа вокруг далеких галактик со вспышками звездообразования. В ходе этого исследования впервые обнаружены молекулы CH+, что открывает новое направление изучения критической эпохи звездообразования во Вселенной. Присутствие этих молекул дает ключ к разгадке необычной продолжительности периода быстрого звездообразования в ранних галактиках. Результат публикуется в журнале Nature.

Группа ученых под руководством Эдит Фальгароне (Edith Falgarone) из Ecole Normale Supérieure и Парижской обсерватории (Париж,Франция) на телескопе ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) зарегистрировала излучение углеводорода CH+ [1] в удаленных галактиках со вспышками звездообразования (starburst galaxies) [2]. Интенсивное излучение CH+ было идентифицировано в пяти из шести исследованных галактик, в том числе в «Космической Реснице» (eso1012: goo.gl/HdTcm6) [3]. Новые данные помогут понять процессы эволюции галактик, в частности, то, как среда, окружающая галактику, поставляет материал для звездообразования.

“CH+ является особенной молекулой. Для ее образования требуется много энергии, кроме того, она очень химически активна, а значит, должна быть короткоживущей и неспособной переноситься на большие расстояния. Поэтому присутствие CH+ позволяет проследить траектории энергетических потоков внутри галактик и в их окрестностях”, — говорит Мартин Цваан (Martin Zwaan), сотрудник ESO, участвовавший в исследовании.

То, как молекулы CH+ помогают отслеживать передачу энергии, можно проиллюстрировать на примере судна в тропическом океане в темную безлунную ночь. При соответствующих условиях плывущее судно окружено светящимся планктоном. Турбулентность, которая возникает в окружающей судно воде, возбуждает планктон, который, с одной стороны, хорошо виден на фоне более глубоких темных слоев воды, а с другой – отмечает границы зон турбулентности. Подобно планктону, молекулы CH+ образуются только в малых областях диссипации турбулентных движений газа – именно поэтому их обнаружение позволяет проследить процессы переноса энергии в масштабе галактик.

Наблюдаемое излучение CH+ указывает на присутствие плотных ударных волн, порождаемых горячими и быстродвижущимися галактическими ветрами, которые в свою очередь образуются в областях звездообразования внутри галактик. Эти ветры в процессе своего движения сквозь всю галактику выталкивают из нее вещество, но вследствие их собственных турбулентных движений часть этого материала вновь захватывается гравитационным притяжением галактики и образует гигантские турбулентные хранилища холодного разреженного газа, простирающиеся на более, чем 30 000 световых лет от галактической области звездообразования [4].

“С помощью CH+ мы видим, что энергия переносится крупномасштабными – размером со всю галактику – ветрами и затем превращается в турбулентные движения, происходящие внутри прежде не наблюдавшихся резервуаров холодного газа вокруг галактик”, — говорит Фальгароне, основной автор новой работы. “Наши результаты не согласуются с теорией эволюции галактик: возбуждая турбулентность в скоплениях газа, галактические ветры активизируют звездообразование вместо того, чтобы его подавлять, и тем самым продлевают фазу активного образования звезд в галактике.”

Согласно исследованию, сами по себе галактические ветры не могут обеспечить достаточными запасами вещества обнаруженные газовые скопления. Поэтому предполагается, что эти массы газа возникают вследствие слияний галактик или аккреции скрытых газовых потоков, что предсказывается современной теорией.

“Это открытие – большой шаг к пониманию того, как в ранней Вселенной регулируется приток вещества в окрестности галактик с наиболее интенсивными вспышками звездообразования”, — говорит научный руководитель ESO (Director for Science) Роб Айвисон (Rob Ivison), соавтор работы. “Мы видим на примере этого исследования, как многого можно достичь, когда ученые, занимающиеся различными направлениями, объединяют усилия, эксплуатируя возможности одного из самых мощных телескопов мира”.

Примечания
[1] CH+ является ионом молекулы CH, которую химики называют метилидином. Это одна из первых трех молекул, обнаруженных в межзвездной среде. Со времени ее открытия в начале 1940-х, присутствие CH+ в межзвездной среде было загадкой, так как этот радикал очень химически активен и поэтому исчезает гораздо быстрее, чем другие молекулы.

[2] Эти галактики отличаются гораздо более высоким темпом звездообразования по сравнению с спокойными галактиками типа Млечного Пути. Поэтому именно они идеально подходят для изучения процессов роста галактик и взаимодействий между газом, пылью, звездами и черными дырами в центрах галактик.

[3] На ALMA были получены спектры каждой галактики. Спектр образуется, когда свет астрономического объекта разлагается на его составляющие по цветам (или длинам волн) – так же, как капельки света рассеивают белый свет и образуют радугу. Каждый химический элемент отличается особым спектром, и поэтому спектры используются для изучения химического состава небесных тел.

[4] Эти турбулентные резервуары рассеянного газа, возможно, имеют ту же природу, что и гигантские светящиеся гало вокруг удаленных квазаров.

www.eso.org/pub…

Твоим друзьям это понравится!