Эта статья является гостевым постом Анны Хо, которая в настоящее время проводит исследование звезд в Млечном Пути в рамках однолетней стипендии Фулбрайта в Институте астрономии им. Макса Планка (MPIA) в Гейдельберге, Германия.
В Млечном Пути, в среднем семь новых звезд рождаются каждый год. В далекой галактике GN20 из года в год рождается удивительное среднее число 1850 новых звезд. «Как, - спросите вы, возмущенные от имени нашего галактического дома, - GN20 управляет 1850 новыми звездами за то время, которое требуется Млечному Пути, чтобы снять одну из них?»
Чтобы ответить на это, мы в идеале хотели бы детально взглянуть на звездные питомники в GN20 и детально взглянуть на звездные питомники в Млечном Пути, и посмотреть, что делает первые гораздо более продуктивными, чем вторые.
Но GN20 просто слишком далеко для подробного просмотра.
Эта галактика настолько далека, что ее свету понадобилось двенадцать миллиардов лет, чтобы добраться до наших телескопов. Для справки, самой Земле всего 4,5 миллиарда лет, а самой Вселенной, как считается, около 14 миллиардов лет. Поскольку свету требуется время, чтобы путешествовать, смотреть сквозь пространство означает оглядываться назад во времени, поэтому GN20 - это не только отдаленная, но и очень древняя галактика. И до недавнего времени видение астрономами этих далеких древних галактик было расплывчатым.
Подумайте, что происходит, когда вы пытаетесь загрузить видео с медленным интернет-соединением, или когда вы загружаете изображение с низким разрешением, а затем растягиваете его. Изображение в пикселях. То, что когда-то было лицом человека, превращается в несколько квадратов: пару коричневых квадратов для волос, пару розовых квадратов для лица. Картинка низкого разрешения не позволяет увидеть детали: глаза, нос, выражение лица.
У лица много деталей, а в галактике много разных звездных питомников. Но плохое разрешение, вызванное просто тем фактом, что древние галактики, такие как GN20, отделены от наших телескопов огромными космическими расстояниями, заставило астрономов объединить всю эту богатую информацию в одну точку.
Здесь, в Млечном Пути, ситуация совершенно иная. Астрономам удалось заглянуть глубоко в звездные питомники и засвидетельствовать звездное рождение в ошеломляющих деталях. В 2006 году космический телескоп Хаббл сделал этот беспрецедентно детальный боевой выстрел звездного рождения в сердце туманности Орион, одного из самых известных звездных питомников Млечного Пути:
На этом изображении более 3000 звезд: светящиеся точки - это новорожденные звезды, которые недавно появились из своих коконов. Звездные коконы сделаны из газа: тысячи этих газовых коконов расположены в огромных космических питомниках, которые богаты газом и пылью. Центральная область изображения Хаббла, окруженная чем-то похожим на пузырь, настолько ясна и ярка, потому что массивные звезды внутри сдули пыль и газ, из которых они были созданы. Величественные звездные питомники разбросаны по всему Млечному Пути, и астрономы очень успешно разобрали их, чтобы понять, как создаются звезды.
Наблюдение за питомниками здесь и дома, и в относительно близких галактиках позволило астрономам сделать огромный шаг в понимании звездного рождения в целом: и, в частности, того, что делает один питомник или одну область звездообразования «лучше» в построении звезд, чем другие. Кажется, ответ таков: сколько газа в конкретном регионе. Больше газа, быстрее скорость рождения звезды. Эта связь между плотностью газа и скоростью звездного рождения называется законом Кенникута-Шмидта. В 1959 году голландский астроном Маартен Шмидт поднял вопрос о том, как именно увеличение плотности газа влияет на рождение звезды, и сорок лет спустя, в качестве иллюстрации того, как научные диалоги могут охватывать десятилетия, его американский коллега Роберт Кенникут использовал ответ из 97 галактик, чтобы ответить на него. ,
Понимание Закона Кенникута-Шмидта имеет решающее значение для определения того, как образуются звезды и даже как развиваются галактики. Один фундаментальный вопрос состоит в том, существует ли одно правило, которое управляет всеми галактиками, или же одно правило управляет нашей галактической окрестностью, но другое правило управляет далекими галактиками. В частности, семейство далеких галактик, известных как «звездные галактики», кажется, содержит особенно продуктивные питомники. Рассечение этих далеких, высокоэффективных звездных фабрик означало бы исследование галактик, как это было раньше, в начале Вселенной.
Введите GN20. GN20 - одна из самых ярких и продуктивных из этих звездных галактик. Ранее являвшаяся точечной точкой на изображениях астрономов, GN20 стала примером преобразования технологических возможностей.
В декабре 2014 года международная команда астрономов во главе с доктором Жаклин Ходж из Национальной радиоастрономической обсерватории в США, состоящая из астрономов из Германии, Великобритании, Франции и Австрии, смогла создать беспрецедентно детальную картину звездные питомники в GN20. Их результаты были опубликованы ранее в этом году.
Ключ - это метод, называемый интерферометрией: наблюдение одного объекта с помощью нескольких телескопов и объединение информации со всех телескопов для создания одного детального изображения. Команда доктора Ходжа использовала некоторые из самых сложных интерферометров в мире: очень большую матрицу Карла Дж. Янского (VLA) в пустыне Нью-Мексико и интерферометр Плато де Буре (PdBI) на высоте 2550 метров (8370 футов) над морем уровень во французских Альпах.
С помощью данных этих интерферометров, а также космического телескопа Хаббла они превратили то, что раньше было одной точкой, в следующее составное изображение:
Это ложное цветное изображение, и каждый цвет обозначает отдельный компонент галактики. Синий - это ультрафиолетовое излучение, полученное космическим телескопом Хаббла. Зеленый - это холодный молекулярный газ, полученный с помощью VLA. А красный - это теплая пыль, нагретая образованием звезд, которое она окутывает, обнаруженная PdBI.
Разделение одного пикселя на множество позволило команде определить, что питомники в звездной галактике, подобной GN20, в корне отличаются от питомников в «нормальной» галактике, такой как Млечный путь. При одинаковом количестве газа GN20 может произвести на несколько порядков больше звезд, чем Млечный путь. У него не просто больше сырья: он более эффективен для создания из него звезд.
Этот вид исследования в настоящее время уникален для крайнего случая GN20. Однако, это будет более распространено с интерферометрами нового поколения, такими как Большой миллиметровый / субмиллиметровый массив Atacama (ALMA).
Расположенная на высоте 5000 метров (16000 футов) в чилийских Андах, ALMA готова изменить понимание астрономами звездного рождения. Современные телескопы позволяют астрономам проводить детальные исследования с отдаленными галактиками - древними галактиками из ранней вселенной - которые когда-то считались возможными только для нашего местного соседства. Это имеет решающее значение в научном поиске универсальных физических законов, поскольку астрономы могут проверить свои теории за пределами нашего соседства, в пространстве и во времени.
