Când privim spre cerul nopții în afara orașului luminos, putem observa o serie amețitoare de stele și galaxii. Deși gazul reprezintă mai puțin de 1% din materia din univers, „este gazul care conduce evoluția galaxiei, nu invers,” spune Felix „Jay” Lockman de la Observatorul Național de Radio Astronomie (NRAO).
Cu ajutorul telescoapelor radio și a sondajelor precum Telescopul Băncii Verzi (GBT) din Virginia de Vest, a Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) și a sondajului Arecibo Legacy Fast ALFA (ALFALFA), Lockman și alți astronomi învață mai multe despre rol de gaz în formarea galaxiei. Ei și-au prezentat rezultatele la reuniunea anuală a Asociației Americane pentru Progresul Științei (AAAS) din San Jose.
Deși avem o vedere excelentă asupra părții noastre a Calea Lactee și putem spune că are o structură în formă de disc - care este originea numelui ei, până la urmă - nu este atât de simplu să studiem modul în care s-a format galaxia. Lockman a descris situația cu o analogie: dacă încercați să înțelegeți cum a fost construită propria casă fără a o părăsi, arătați și ascultați în toată casa și ați privi pe fereastră pentru a afla ce puteți de la casele vecinilor. Andromeda este cel mai mare vecin al Calea Lactee și amândoi au galaxii „satelite” care călătoresc în jurul lor, unele dintre ele par a avea gaz.
În plus, Lockman și colegii săi au găsit nori de gaz între Andromeda și unul dintre sateliții săi, Triangulum, care ar putea fi o „sursă de combustibil pentru viitoarea formare de stele” pentru galaxii. Ca un exemplu dramatic de nori de mare viteză, Lockman a prezentat noi imagini GBT ale Smith Cloud, care a fost descoperită pentru prima dată în 1963 de un student din Olanda. Smith Cloud este un nou venit al Calea Lactee și ar putea furniza suficient gaz pentru a forma un milion de stele și sisteme solare. Pe baza vitezei și a traiectoriei sale, „credem că în câteva milioane de ani, stropiți!” întrucât se ciocnește cu galaxia noastră.
Kartik Sheth, un alt om de știință de la NRAO, a continuat cu o descriere a stării actuale de cunoaștere a astronomilor despre ansamblul galaxiilor de disc și spirală, dintre care Calea Lactee și Andromeda sunt doar două exemple. Galaxiile spirală au în mod obișnuit mulți nori de gaz formând stele noi, adesea denumite pepiniere stelare, iar acum cu ALMA, „un telescop fantastic la 16 500 de metri înălțime”, Sheth și colegii săi îi studiază mai detaliat.
În special, Sheth a prezentat rezultatele publicate recent de Adam Leroy în documentul Jurnalul astrofizic, în care examinează nori formatori de stele din inima galaxiei înfiorătoare de stele din apropiere, Sculptor, pentru a studia „fizica modului în care gazul a devenit convertit în stele.” Sculptorul și alte explozii de stele formează stele cu o viteză de aproximativ 1000 de ori mai rapid decât galaxiile spirală tipice precum Calea Lactee. „Numai cu ALMA putem efectua de fapt observații de acest fel” ale obiectelor din afara galaxiei noastre. Comparând concentrația și distribuția a zece nori de gaz din Sculptor, ei descoperă că norii sunt mai masivi, de zece ori mai densi și mai turbulenți decât norii similari din galaxiile mai tipice. Datorită densității acestor pepiniere stelare, ele pot forma stele mult mai eficient.
Alți astronomi la întâlnirea AAAS, cum ar fi Claudia Scarlata (Universitatea din Minnesota) și Eric Wilcots (Universitatea din Wisconsin), au prezentat o imagine la scară mai mare a modului în care galaxiile spirală se ciocnesc între ele pentru a forma galaxii mai masive în formă de eliptică. Aceste galaxii par de obicei mai vechi și au încetat să mai formeze stele, dar pot crește prin „fuzionarea” cu o galaxie vecină din grupul său. „Voi susține că cele mai multe transformări ale galaxiilor au loc în grupuri”, spune Wilcots. Într-o lucrare bazată pe datele ALFALFA publicate în Jurnalul astronomic, Kelley Hess și Wilcots găsesc galaxii bogate în gaze distribuite în principal la periferia grupurilor și, prin urmare, aceste sisteme tind să crească din interior spre exterior.
Într-o problemă înrudită, atât Priyamvada Natarajan (Universitatea Yale), cât și Scarlata au discutat despre cum evoluția găurilor negre masive din centrele galaxiilor pare să fie legată de cea a galaxiei în ansamblu, când astronomii le urmează de la „leagăn până la vârsta adultă”. “ În special, Natarajan a explicat modul în care găurile negre ale galaxiilor mature pot încălzi gazul dintr-o galaxie și conduce fluxurile de gaze, prevenind astfel formarea continuă a stelelor în galaxie.
În sfârșit, astronomii așteaptă cu nerăbdare să se realizeze mult mai viitoare cercetări de ultimă oră asupra gazelor din galaxii. Ximena Fernández (Universitatea Columbia) a descris COSMOS HI Large Extragalactic Survey (CHILES) a gazului de hidrogen în galaxii cu Array Foarte Mare. Au finalizat până acum un sondaj pilot, în care au obținut cea mai îndepărtată detecție a unei galaxii care conține gaz. Ei intenționează să privească și mai mult în trecutul îndepărtat decât sondajele anterioare, așteptând să detecteze gazul în 300 de galaxii aflate la o distanță de 5 miliarde de ani-lumină - 250 de ori mai departe decât galaxia observată de Leroy.
De asemenea, Fernández a descris MeerKAT, un radiotelescop în construcție în Africa de Sud și Investigarea profundă a originilor de gaze neutre (DINGO) în Australia, ambele care vor servi ca precursori pentru Arbitrul Kilometrului Pătrat în anii 2020. Aceste noi telescoape se vor adăuga la viziunea din ce în ce mai complexă a astronomilor asupra formării și evoluției galaxiilor.
