Acest articol este o postare invitată de Anna Ho, care efectuează în prezent cercetări despre stele din Calea Lactee printr-o bursă Fulbright de un an la Institutul Max Planck pentru Astronomie (MPIA) din Heidelberg, Germania.
În Calea Lactee, în fiecare an se nasc în medie șapte stele noi. În galaxia îndepărtată GN20, în fiecare an se nasc o medie uimitoare de 1.850 de stele noi. „Cum”, ați putea întreba, indignat în numele casei noastre galactice, „GN20 gestionează 1.850 de stele noi în timpul în care este nevoie ca Calea Lactee să scoată una?”
Pentru a răspunde la acest aspect, ar fi în mod ideal să aruncăm o privire detaliată asupra pepinierelor stelare din GN20 și o privire detaliată la pepinierele stelare din Calea Lactee și să vedem ce face ca prima să fie mult mai productivă decât a doua.
Dar GN20 este pur și simplu prea departe pentru un aspect detaliat.
Această galaxie este atât de îndepărtată, încât lumina sa a luat doisprezece miliarde de ani pentru a ajunge la telescoapele noastre. Pentru referință, Pământul însuși are doar 4,5 miliarde de ani și universul însuși se crede că are aproximativ 14 miliarde de ani. Deoarece lumina necesită timp pentru a călători, privirea în spațiu înseamnă a privi înapoi în timp, astfel încât GN20 nu este doar o galaxie îndepărtată, ci și o foarte străveche. Și până de curând, viziunea astronomilor despre aceste galaxii îndepărtate și străvechi a fost încețoșată.
Luați în considerare ce se întâmplă când încercați să încărcați un videoclip cu o conexiune lentă la Internet sau când descărcați o imagine cu rezoluție joasă și apoi întindeți-o Imaginea este pixelată. Ceea ce a fost odată chipul unei persoane devine câteva pătrate: câteva pătrate maro pentru păr, câteva pătrate roz pentru față. Imaginea cu definiție scăzută face imposibilă vizualizarea detaliilor: ochii, nasul, expresia facială.
O față are multe detalii, iar o galaxie are multe creșe stelare variate. Dar rezoluția slabă, rezultată pur și simplu din faptul că galaxiile antice precum GN20 sunt separate de telescoapele noastre prin distanțe cosmice vaste, i-a obligat pe astronomi să estompeze toate aceste informații bogate într-un singur punct.
Situația este complet diferită aici, acasă, pe Calea Lactee. Astronomii au putut să privească adânc în pepinierele stelare și au asistat la nașterea stelară în detalii uimitoare. În 2006, telescopul spațial Hubble a luat această acțiune fără precedent detaliată a nașterii stelare în inima Nebuloasei Orion, una dintre cele mai cunoscute pepiniere stelare:
În această imagine există peste 3.000 de stele: Punctele strălucitoare sunt stele nou-născute care au apărut recent din cocorii lor. Cocorii stelari sunt făcuți din gaz: mii din aceste cocoloase de gaz stau cuibărită în imense pepiniere cosmice, bogate în gaz și praf. Regiunea centrală a acelei imagini Hubble, cuprinsă de ceea ce arată ca o bulă, este atât de clară și strălucitoare, deoarece stelele masive din interior au aruncat praful și gazul din care au fost falsificate. Pepinitele stelare maiestuoase sunt împrăștiate pe toată Calea Lactee, iar astronomii au avut foarte mult succes în a le desfășura pentru a înțelege modul în care sunt fabricate stelele.
Observarea pepinierelor atât acasă, cât și în galaxii relativ apropiate le-a permis astronomilor să facă mari salturi în înțelegerea nașterii stelare în general: și, în special, ceea ce face ca o creșă sau o regiune de formare a stelelor să fie „mai bună” la construirea stelelor decât alta. Răspunsul pare să fie: câtă cantitate de gaz există într-o anumită regiune. Mai mult gaz, rata mai rapidă a nașterii stelare. Această relație între densitatea gazelor și rata nașterii stelare se numește Legea Kennicutt-Schmidt. În 1959, astronomul olandez Maarten Schmidt a pus problema modului în care creșterea densității gazelor influențează nașterea stelelor, iar patruzeci de ani mai târziu, într-o ilustrare a modului în care dialogurile științifice pot dura decenii, colegul său american Robert Kennicutt a folosit date din 97 de galaxii pentru a-i răspunde. .
Înțelegerea Legii Kennicutt-Schmidt este crucială pentru a determina modul în care se formează stelele și chiar modul în care evoluează galaxiile. O întrebare fundamentală este dacă există o regulă care guvernează toate galaxiile sau dacă o regulă guvernează cartierul nostru galactic, dar o regulă diferită guvernează galaxiile îndepărtate. În special, o familie de galaxii îndepărtate, cunoscute sub numele de „galaxii de stea”, par să conțină pepiniere deosebit de productive. Disecția acestor fabrici stelare îndepărtate și extrem de eficiente ar însemna sondarea galaxiilor așa cum erau până acum, încă de la începutul universului.
Introduceți GN20. GN20 este unul dintre cele mai strălucitoare, cele mai productive dintre aceste galaxii starburst. Anterior un punct pixelat în imaginile astronomilor, GN20 a devenit un exemplu de transformare a capacității tehnologice.
În decembrie 2014, o echipă internațională de astronomi condusă de Dr. Jacqueline Hodge de la Observatorul Național de Radio Astronomie din SUA și care cuprinde astronomi din Germania, Regatul Unit, Franța și Austria, au putut construi o imagine fără precedent detaliată a pepiniere stelare în GN20. Rezultatele lor au fost publicate la începutul acestui an.
Cheia este o tehnică numită interferometrie: observarea unui obiect cu multe telescoape și combinarea informațiilor de la toate telescoapele pentru a construi o imagine detaliată. Echipa Dr. Hodge a folosit unele dintre cele mai sofisticate interferometre din lume: Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) în deșertul New Mexico și Interferometrul Plateau de Bure (PdBI) la 2550 metri (8370 picioare) deasupra mării nivel în Alpii francezi.
Cu date de la aceste interferometre, precum și telescopul spațial Hubble, au transformat ceea ce era un punct în următoarea imagine compozită:
Aceasta este o imagine de culoare falsă și fiecare culoare reprezintă o componentă diferită a galaxiei. Albastrul este lumina ultravioleta, capturat de Telescopul spațial Hubble. Verde este gazul molecular rece, imaginat de VLA. Și roșul este praf cald, încălzit de formația stelară pe care o învăluie, detectată de PdBI.
Dezagregarea unui pixel în mulți a permis echipei să stabilească că pepinierele dintr-o galaxie de stea ca GN20 sunt fundamental diferite de cele dintr-o galaxie „normală” cum este Calea Lactee. Având în vedere aceeași cantitate de gaz, GN20 poate produce comenzi de mărime mai multe stele decât poate Calea Lactee. Nu are pur și simplu mai multă materie primă: este mai eficient să modelezi stele din ea.
Acest tip de studiu este în prezent unic pentru cazul extrem al GN20. Cu toate acestea, va fi mai comun cu noua generație de interferometre, cum ar fi Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA).
Situat la 5000 de metri înălțime în Anii chilieni, ALMA este pregătit să transforme înțelegerea astronomilor despre nașterea stelară. Telescoapele de ultimă generație permit astronomilor să facă genul de știință detaliată cu galaxii îndepărtate - galaxii antice din universul timpuriu - care s-a crezut că a fost posibilă doar pentru cartierul nostru local. Acest lucru este crucial în căutarea științifică a legilor fizice universale, deoarece astronomii sunt capabili să își testeze teoriile dincolo de cartierul nostru, în spațiu și în timp.
