Galaxy Evolution Explorer NASA odkrył nowy sposób powstawania galaktyk karłowatych z pozostałości pierwotnego gazu z okresu wczesnego wszechświata.

Autor: Marcin Lipinski

Galaktyki karłowate to stosunkowo małe zbiory gwiazd, które często okrążają większe skupiska, jak na przykład Droga Mleczna. Zawierają one zaledwie kilka miliardów gwiazd. Dla porównania większe galaktyki, jak choćby wspomniana Droga Mleczna, liczą ich kilkaset miliardów.

Formowanie się galaktyk wymaga zazwyczaj wpływu ciemnej materii lub gazów zawierających metale (pierwiastki cięższe od helu), ale zaobserwowane przez Galaxy Evolution Explorer (GALEX) obiekty w gwiazdozbiorze Lwa wskazują na tworzenie się galaktyk z samych gazów, bez udziału ciemnej materii i obecności metali. Mimo tego, że to pierwsza taka obserwacja, astronomowie pracujący w projekcie pod kierownictwem Davida Thilkera z Henry A. Rowland Department of Physics and Astronomy na Johns Hopkins University spodziewają się, że nowy typ galaktyk karłowatych może być powszechny w odległym i wczesnym wszechświecie, gdzie pierwotny gaz był wszechobecny.

Galaktyki zauważono w trakcie ich formowania w Pierścieniu Lwa, rozszerzającej się chmurze wodoru i helu, która tworzy nieregularny pierścień wokół dwóch masywnych galaktyk w konstelacji Lwa. Obłok jest prawdopodobnie pozostałością materii z pierwszych dni wszechświata.

Ten interesujący obiekt badany jest od dziesięcioleci przez teleskopy w zakresie widzialnym i radiowym, ale mimo wysiłków nic oprócz gazu nie zostało wykryte. Nie zostały znalezione żadne gwiazdy, młode lub stare. Lecz kiedy patrzymy na pierścień przy pomocy GEE, który jest szczególnie czuły na światło ultrafioletowe, widać niespodziewanie młodą masywną formację gwiazd. Jesteśmy więc świadkami tworzenia się galaktyki z chmury pierwotnego gazu.

W innym projekcie, Thilker i jego zespół trafili na ślady w ultrafiolecie młodych gwiazd w kilku zagęszczeniach gazu w Pierścieniu Lwa. Przypuszczano, że te młode grupy gwiazd to galaktyki karłowate. Większość znanych nam obecnie galaktyk jest zdominowana przez czarną materię, która odgrywa role zalążka dla powstania jej świecących elementów – gwiazd, gazu czy pyłu. To, co widzimy w Pierścieniu Lwa, to nowy model formowania się galaktyk karłowatych.

Obraz Pierścienia Lwa w świetle niebieskim, czerwonym i podczerwonym. Na niebiesko zaznaczono kształt chmury wodoru w pierścieniu zaobserwowanym przez teleskop Arecibo.

Niewidoczna czarna materia, obserwowana poprzez jej grawitacyjny wpływ, jest głównym składnikiem zarówno dużych, jak i karłowatych galaktyk z jednym wyjątkiem – tzw. pływających galaktyk karłowatych, złożonych z gazu odzyskanego z innych galaktyk i odseparowanego w większości od ciemnej materii, która jest z nim zwykle powiązana. Gaz taki powstaje przy kolizjach galaktycznych, w których strumienie galaktycznej materii są wyrzucane poza galaktyki macierzyste i otaczające je halo z ciemnej materii.

Z uwagi na brak ciemnej materii, nowe galaktyki obserwowane w Pierścieniu Lwa przypominają pływające galaktyki karłowate, ale różnią się w jednej fundamentalnej kwestii. Materiał gazowy tworzący galaktyki karłowate jest wzbogacony w metale wytworzone w procesie ewolucji gwiazd. W Pierścieniu Lwa karłowate galaktyki powstają z pierwotnej materii nie zawierającej metali.

Możliwe, że powstawanie galaktyk jest stymulowane jest przez M96 (galaktykę spiralną w konstelacji Lwa). Może to jednak nie być główną przyczyną, a gwiazdy mogły się utworzyć w części pierścienia oddalonego od M96. Naukowcy planują serię dokładnych obserwacji w promieniowaniu UV aby sprawdzić tę hipotezę. Do zapoczątkowania procesu zapadania się obłoku i formowania gwiazd mogą wystarczyć siły grawitacji gazowej materii.

Odkrycie to ukazało nową drogę formowania się galaktyk, odbiegającą od klasycznego procesu bazującego na obecności ciemnej materii. Pamiętajmy, że nowe obiekty to galaktyki karłowate, uformowane z bardzo małą efektywnością. Tak więc ogrom dowodów z poprzednich badań nadal mocno potwierdza rolę ciemnej materii w kształtowaniu skupisk gwiazd.

Autor

Wojtek Rutkowski