Galaktyka, która kiedyś wyglądała jak Droga Mleczna, nurkuje z prędkością 7,2 milionów kilometrów na godzinę w środek odległej gromady galaktyk. Rozrywana, pozostawia za sobą rozciągające się na 200 tysięcy lat świetlnych wstęgi kipiącego gazu. Podczas niezwykle gwałtownej kolizji z otaczającym gromadę gazem, galaktyka zostaje obdarta, tak że zostaje tylko szkielet jej spiralnych ramion. Zostaje również pozbawiona wodoru, który posłuży do produkcji młodych gwiazd.

Przedwczesny koniec galaktyki może pozwolić naukowcom rozwiązywać tajemnicę, co dzieje z galaktykami spiralnymi w tym brutalnym Wszechświecie. Zdjęcia wczesnego Wszechświata pokazują, że galaktyki spiralne występowały kiedyś dużo częściej w wielkich gromadach galaktyk niż teraz. Ale wraz z upływem czasu wydaje się, że zniknęły. Tylko co się z nimi stało?

Astronomowie używają wielu teleskopów i technik analizy, by przeprowadzić dochodzenie “na miejscu zbrodni” – zaobserwować, co dzieje się w galaktyce znajdującej się we wnętrzu gromady galaktyk. “To jest jasny przypadek napadu z pobiciem, którego ofiarą jest ta galaktyka” – mówi William Keel z University Alabama. – “Pierwszy raz mamy pełen obraz sytuacji uzyskany za pomocą różnych technik, który ukazuje zbrodnię w trakcie“.

Keel i jego współpracownicy prezentują tragicznego życie galaktyki podczas serii prezentacji w Atlancie na 203 spotkaniu American Astronomical Society. Wyniki uzyskali przez łączenie rezultatów obserwacji wykonanych w promieniowaniu X, optycznym i radiowym. Równolegle prowadzone obserwacje na różnych długościach fali, pozwoliły wytropić jak gwiazdy, gaz i pył zostają wyrwane z kruchej galaktyki, zananej jako C153. Chociaż takie “rozrywane” galaktyki zostały zaobserwowane już wcześniej, koniec tej jest niezwykle szybki i gwałtowny. Galaktyka należy do gromady galaktyk, która około 100 milion lat temu zderzyła się z inną gromadą. Ta galaktyka wzięła na siebie impet uderzenia i wleciała prosto w gęste jądro kolidującej gromady.

To pomaga wyjaśnić dziwny obraz w promieniowaniu rentgenowskim i radiowym” – mówi Keel. – “Ta galaktyka stanowi laboratorium w którym możemy badać, jak gaz może zostać zdarty z galaktyki, która leci przez gorący gaz gromady, co zamyka drogę do narodzin gwiazd i przekształca galaktykę“.

Pierwsze przesłanki dotyczące galaktycznej zbrodni dokonującej sie w tej gromadzie pochodzą z 1994 roku kiedy za pomocą radioteleskopu Very Large Array, dostrzeżono niezwykłą ilość galaktyk radiowych w gromadzie, znanej jako Abell 2125. Źródła radiowe są znakiem zarówno formacji gwiazd jak i aktywności centralnych czarnych dziur w gromadach galaktyki. Obserwacje radiowe pokazały też, że C153 wyrózniała się spośród innych galaktyk jako wyjątkowo potężne źródło radiowe.

Zespół kierowany przez Keela rozpoczął szczegółowe obserwacje, podczas którego chciał zdobyć dalsze informacje o tych galaktykach. “Chcieliśmy zobaczyć związek który prawdopodobnie istnieje między wydarzeniami dziejącymi się w skali 10 milionów lat świetlnych (łączeniem się gromad) i tym, co dzieje się we wewnętrzu pojedynczych galaktyk” – mówi Keel.

Do obserwacji rentegowskich wykorzystano satelitę ROSAT (Roentgen Satellite). Okazało się, że gromada zawiera ogromne ilości gazu o temperaturze 20 milionów Kelvinów, który otacza wchodzące w jej skład galaktyki. Gaz ten jest skoncentrowany do dwóch głównych skupiskach, a nie równomiernie rozłożony, jako to jest zazwyczaj.

Na tej wizji artystycznej, pędząca przez gromadę galaktyk galaktyka C153 jak pług rozgarnia gaz znajdujący się na jej drodze, wzniecając działalność gwiazdotwórczą. Gorący gaz znajdujący się w gromadzie wyrywa chłodniejszy gaz z C153, a z ramion spiralnych galaktyki pozostaje tylko szkielet. Uciekający z galaktyki gaz tworzy podążające za nią wstęgi.

To dało podstawy podejrzeniu, że dwie gromady galaktyk w rzeczywistości zderzają się. W połowie lat dziewięćdziesiątych na gromadę skierowano 4 metrowy teleskop Mayall i 3,5 metrowy teleskop WIYN znajdujące się w Kitt Peak National Observatory. Za ich pomocą wykonano analizę spektroskopową światła gromady. Naukowcy znaleźli wiele systemów aktywnych gwiazdotwórczo, a nawet aktywne galaktyczne czarne dziury, które korzystały na kolizji. Rozpadająca się galaktyka C153 wyróżniała się dramatycznie kiedy użyto teleskopów KPNO do zobrazowania gromady w kolorze.

Astronomowie zwrócili wtedy na C153 oko Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. Zobaczyli galaktykę dziwacznego kształtu, niezwykle rozlazłą, z wieloma gromadami młodych gwiazd i chaotycznymi strukturami pyłu. Oprócz rozerwanej struktury dysku galaktyki, HST ukazał również, że promieniowanie ogona galaktyki należy głównie przypisać niedawnej formacji gwiazdotwórczej, co może byc łączone bezpośrednio z rozrywaniem galaktyki podczas przejścia przez jądro gromady. W gazie ścisniętym na czele galaktyki (jak śnieg przed pługiem), doszło do gwałtownych procesów gwiazdotwórczych. Dowody na aktywność gwiazdotwórczą zostały również dostarczone poprzez badanie optycznego spektrum otrzymanego przy pomocy 10-metrowego teleskopu Gemini North znajującego się na Hawajach. Badanie spektrum pozwala badaczom ocenić, jaki czas upłynął od ostatniego okresu aktywności gwiazdotwórczej.

Uzyskane wnioski zostały dalej potwierdzone, gdy kamera Mosaic, znajdująca się na teleskopie Mayall Kitt Peak ukazała długi ogon rozciągniętego gazu wychodzącego z galaktyki. Ogon powstał po części w wyniku działalności huraganu gwiezdnych wiatrów wiejących z regionu powstawania młodych gwiazd. Ruch galaktyki w gromadzie powoduje zagięcie się wiatrów w tył, tak, że tworzy się ogon.

Obserwacje spektroskopowe wykonane przez Gemmini pozwoliły datować wybuch aktywności gwiazdotwórczej. Okazało się, że 90 procent światła niebieskiego w C153 pochodzi od populacji gwiazd, których wiek wynosi 100 milionów lat. Wiek ten odpowiada momentowi, w którym galaktyka zaczęła pędzic przez najgęstszy gaz w jądrze gromady.

Obserwacje spektroskopowe Gemini pokazują również, że w ruchu gwiazd wokół jądra galaktyki nie ma zaburzeń. Jednak w galaktyce znajdują się również chmury gazu ruszającego się niezależnie od gwiazd. “To ważna wskazówka, że procesem musi rządzić jeszcze coś oprócz siły grawitacji, gdyż na grawitację gaz i gwiazdy reagują tak samo” – mówi Keel. “Inaczej mówiąc, gaz galaktyki nie wie co robią gwiazdy“.

Teleskop rentgenowski Chandra pozwolił odkryć, że chłodniejsze chmury wykryte przez optyczne teleskopy i związane z nimi struktury w promieniowaniu radiowym, stanowią część znacznie większego obłoku gazu o temperaturze wielu milionów stopni. Dane z Chandry wskazują, że ten gorący gaz prawdopodobnie został wzbogacony w ciężkie pierwiastki podczas wybuchów gwiazd, a podczas ruchu galaktyki z prędkością naddźwiękową, został wyrzucony z galaktyki.

Połączone wyniki obserwacji wskazują, że ciśnienie gazu znajdującego sie na zewnątrz w gromadzie, powoduje zrywanie własnego gazu galaktyki. Hipotezy przewidywały juz od dawna, że ten proces odpowiada za rozwój gromady galaktyk. Jego następstwa był obserwowane w kilku przypadkach, na przykład w pobliskim Kwintecie Stefana czy Sekstecie Seyferta, gdzie w skupionych gromadach dochodzi do wielu zderzeń o dużych prędkościach.

Galaktyka C153 prawdopodonie zgubi wkrótce ostatnie ślady ramion spiralnych i stanie się galaktyką typu S0 – posiadającą centralne wybrzuszenie i dysk, ale żadnych struktur spiralnych. Te typy galaktyk są czeste w gęstych gromadach galaktyk obserwowanych obecnie. Astronomowie planują nowe obserwacje za pomocą Gemini ponownie w 2004 roku. Chca zbadać dynamikę gazu i gwiazd znajdujących się w ogonie.

Autor

Anna Marszałek