Nowe badania z wykorzystaniem danych z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a odkryły, że w bliskiej galaktyce Andromedy tempo formowania się gwiazd spadło w przeciągu ostatnich 500 milionów lat, ponadto nawet gwałtowniejszy spadek nastąpił w przeciągu ostatnich 40 milionów lat. Andromeda – galaktyka spiralna podobna rozmiarem do Drogi Mlecznej – może być widoczna z Ziemi gołym okiem przy niskim zanieczyszczeniu światłem. Znajduje się w odległości 2,5 miliona lat świetlnych, co umożliwia naukowcom dokładniejsze poznawanie populacji gwiazdowych, a tym samym galaktyk podobnych do naszej. Wyniki zostały opublikowane w The Astrophysical Journal.
Żeby dojść do tego wniosku naukowcy połączyli dane z Panchromatic Hubble Andromeda Treasury i Panchromatic Hubble Andromeda Southern Treasury – badań które umożliwiły zmapowanie Andromedy – i stworzyli mapę obejmującą dwie trzecie dysku galaktyki. Końcowo udało się zaobserwować około 200 milionów pojedynczych gwiazd, co dało im wgląd do jej przeszłości.
„Musimy badać pojedyncze gwiazdy ponieważ są one skamielinami świadczącymi o początkach galaktyki. Teleskop Hubble’a to jedyny teleskop, który może dostarczyć nam obraz w wystarczającej jakości na dużej powierzchni, aby wykonać taką mapę Andromedy” – powiedział Ben Williams, astronom z Uniwersytetu Waszyngtońskiego i współtwórca badań.
Masywne gwiazdy przyjmują niebieską barwę i żyją krócej, podczas gdy mniejsze gwiazdy są czerwone i żyją dłużej. W wyniku tych zależności nowsze fragmenty galaktyki są bardziej niebieskie, a te starsze – czerwieńsze. Naukowcy podzielili ujęcia Andromedy na tysiące kwadratów, których boki miały po 300 lat świetlnych. Ustalono przeszłość każdego kwadratu i dzięki temu zobrazowano historię Andromedy.
Kosmiczny Teleskop Hubble’a dostarczył szczegółowe ujęcie milionów gwiazd w galaktyce Andromedy. Obszary, w których mają miejsce procesy gwiazdotwórcze trwające od niedawna (zbliżenie 1) mają widocznie bardziej niebieskawą barwę względem pozostałych (zbliżenie 2).
Stały spadek
Wcześniejsze badania wykazały że Andromeda doznała „wyżu demograficznego” około 2 miliardy lat temu. Prawdopodobnie było to spowodowane interakcją lub połączeniem z inną galaktyką. Od tamtego czasu doświadczyła systematycznego spadku w formowaniu się gwiazd.
Astronomowie mierzą skalę powstawania gwiazd w kryteriach takich, jak masa, bądź liczba gazu i pyłu na rok. Naukowcy obliczyli, że 500 milionów lat temu Andromeda formowała gwiazdy w tempie jednej masy Słońca na rok, niemniej jednak spadło ono o połowę około 40 milionów lat temu. Aktualnie wynosi 20% masy Słońca na rok.
Zbadano także, czy spadek w powstawaniu gwiazd był równomierny na terenie całej galaktyki, czy bardziej nasilony w określonych obszarach. Okazało się, że większość ostatnich procesów gwiazdotwórczych dokonało się w pierścieniu znajdującym się około 32 tysiące lat świetlnych od środka galaktyki. W wyniku tego większość odnotowanego spadku spowodowana jest obniżoną aktywnością w tym obszarze, zatem jest on spowodowany raczej naturalnym deficytem wynikającym z wcześniejszego wysokiego przyrostu, niż brakiem materii do tworzenia nowych gwiazd.
„To jest tak, jak musisz odetchnąć po maratonie” – powiedział Tobin Wainer z Uniwersytetu Waszyngtońskiego, główny autor.
Główny podejrzany
Naukowcy także sprawdzili, czy jakikolwiek wpływ na spadek aktywności w Andromedzie miało sąsiedztwo z obiegającą ją galaktyką M32. Jest ona oddzielona od Andromedy pasem pustki szerokim na około 16 tysięcy lat świetlnych, lecz jej lokalizacja w trójwymiarowej przestrzeni jest niejednoznaczna. Z tego powodu astronomowie nie mogą wykluczyć, że wspomniane galaktyki mają na siebie wpływ.
„Główną motywacją tego projektu była możliwość odszukania potencjalnych oddziaływań pomiędzy M32 a Andromedą” – stwierdziła Zhuo Chen z Uniwersytetu Waszyngtońskiego, współautorka artykułu
Dane z pomiarów Panchromatic Hubble Andromeda Southern Treasury pozwoliły na zbadanie historii powstawania gwiazd w Andromedzie, w pobliżu M32. Odkryto, że w tym obszarze występuje mniejsza ilość formujących się gwiazd w porównaniu do innych regionów. Niż ten rozpoczął się 60 milionów lat temu. Wspomniane badania mogą pomóc w odkryciu, kiedy M32 weszła w interakcję z Andromedą.
„Nie możemy jednoznacznie powiedzieć, że spadek w powstawaniu gwiazd jest spowodowany M32, ale jest ona tuż obok i jest to najbardziej prawdopodobne” – powiedział Wainer.
Powyższy film, stworzony na podstawie analizy danych z teleskopu Hubble’a, pokazuje, jak tempo powstawania gwiazd w galaktyce Andromedy zmniejszyło się w ciągu ostatnich 500 milionów lat. Jaśniejsze kolory wskazują obszary, w których w danym okresie tempo formowania się gwiazd było najwyższe. Źródło: Tobin Wainer (UWashington), Joseph DePasquale (STScI), NASA, ESA, STScI, Gregory Bacon (STScI).
Naukowcy planują kontynuować analizę pomiarów z teleskopu Hubble’a i łączyć je z danymi z naziemnych obserwatoriów, aby uzyskać dodatkowe informacje dotyczące historii Andromedy.
„Te archiwalne dane mają dużą wartość naukową. Andromeda jest ważna, ponieważ jest wystarczająco bliskim sąsiadem, abyśmy mogli ją zobaczyć bardzo szczegółowo, jednocześnie uzyskując szeroką perspektywę” – powiedział Raja GuhaThakurta, współautor z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz.
Nawet lepsza jakość danych będzie możliwa przy pomocy Kosmicznego Teleskopu Nancy Grace Roman. Pole widzenia teleskopu Roman może objąć przynajmniej stukrotnie większy obszar niż teleskop Hubble’a podczas pojedynczych obserwacji w bliskiej podczerwieni. Jego nowo przyjęty program obserwacyjny zakłada zbadanie całości dysku Andromedy wraz z otaczającymi ją obszarami, pozwalając na dokonanie pomiarów setek milionów gwiazd i umożliwiając przełomowe odkrycia.
Autorem artykułu jest Franciszek Włodarski.
Korekta – Amelia Staszczyk
