Когда мы смотрим на ночное небо за пределами яркого города, мы видим ослепительное множество звезд и галактик. Хотя газ составляет менее 1% вещества во вселенной, «именно газ движет эволюцией галактики, а не наоборот», - говорит Феликс «Джей» Локман из Национальной радиоастрономической обсерватории (NRAO).
С помощью радиотелескопов и съемок, таких как телескоп «Грин-Бэнк» (GBT) в Западной Вирджинии, Большой миллиметровый / субмиллиметровый массив Atacama (ALMA) и опрос «Аресибо Legacy Fast ALFA» (ALFALFA), Локман и другие астрономы узнают больше о роли газа в образовании галактики. Они представили свои результаты на ежегодной встрече Американской ассоциации содействия развитию науки (AAAS) в Сан-Хосе.
Хотя мы прекрасно видим нашу часть Млечного Пути и можем сказать, что она имеет дискообразную структуру - в конце концов, именно отсюда и произошло ее название - изучать, как образовалась галактика, не так просто. Локман описал ситуацию с помощью аналогии: если вы пытались понять, как строился ваш собственный дом, не выходя из него, вы бы смотрели и слушали его по всему дому и смотрели в окно, чтобы узнать, что вы можете сделать из домов ваших соседей. Андромеда является крупнейшим соседом Млечного Пути, и у них обеих есть «спутниковые» галактики, движущиеся вокруг них, некоторые из которых, кажется, имеют газ.
Кроме того, Локман и его коллеги обнаружили облака газа между Андромедой и одним из ее спутников, Триангулом, который мог бы стать «источником топлива для будущего звездообразования» для галактик. В качестве яркого примера высокоскоростных облаков Локман представил новые GBT-изображения Облака Смита, которые были впервые обнаружены в 1963 году студентом в Нидерландах. Облако Смита является новичком в Млечном Пути и может обеспечить достаточное количество газа для образования миллиона звезд и солнечных систем. Исходя из его скорости и траектории, «мы думаем, что через несколько миллионов лет всплеск!» как это сталкивается с нашей галактикой.
Картик Шет, другой ученый из NRAO, продолжил описание современного состояния знаний астрономов о сборке дисковых и спиральных галактик, из которых Млечный путь и Андромеда являются лишь двумя примерами. В спиральных галактиках, как правило, много газовых облаков, образующих новые звезды, часто называемые звездными питомниками, и теперь с ALMA, «фантастическим телескопом на высоте 16 500 футов», Шет и его коллеги изучают их более подробно.
В частности, Шет представил недавно опубликованные результаты Адама Леруа в Астрофизический Журнал, в котором они исследуют звездообразующие облака в сердце близлежащей звездообразной галактики, Скульптора, чтобы изучить «физику превращения газа в звезды». Скульптор и другие звездные вспышки образуют звезды со скоростью примерно в 1000 раз быстрее, чем типичные спиральные галактики, такие как Млечный путь. «Только с помощью ALMA мы можем на самом деле выполнять такие наблюдения» объектов вне нашей галактики. Сравнивая концентрацию и распределение десяти газовых облаков в Скульпторе, они обнаруживают, что облака более массивны, в десять раз плотнее и более турбулентны, чем аналогичные облака в более типичных галактиках. Из-за плотности этих звездных питомников, они могут образовывать звезды гораздо эффективнее.
Другие астрономы на встрече AAAS, такие как Клаудия Скарлата (Университет Миннесоты) и Эрик Уилкотс (Университет Висконсина), представили более масштабную картину того, как спиральные галактики сталкиваются друг с другом, образуя более массивные галактики эллиптической формы. Эти галактики обычно выглядят старше и перестают образовывать звезды, но они могут расти, «сливаясь» с соседней галактикой в ее группе. «Я буду утверждать, что большинство галактических преобразований происходят группами», - говорит Уилкотс. В документе, основанном на данных ALFALFA, опубликованных в Астрономический журналКелли Хесс и Уилкотс находят богатые газом галактики, распределенные в основном на окраинах групп, и поэтому эти системы имеют тенденцию расти изнутри.
В связанной с этим проблеме Приямвада Натараджан (Йельский университет) и Скарлата обсуждали, как эволюция массивных черных дыр в центрах галактик, по-видимому, связана с эволюцией галактики в целом, когда астрономы следуют за ними от «колыбели до взрослой жизни». » В частности, Натараджан объяснил, как черные дыры зрелых галактик могут нагревать газ в галактике и приводить к оттоку газа, предотвращая тем самым продолжение образования звезд в галактике.
Наконец, астрономы с нетерпением ждут новых исследований газа в галактиках. Симена Фернандес (Колумбийский университет) описала Большую внегалактическую съемку COSMOS HI (CHILES) газообразного водорода в галактиках с очень большой решеткой. На данный момент они завершили пилотное обследование, в ходе которого они получили самое дальнее обнаружение на данный момент галактики, содержащей газ. Они планируют заглянуть еще дальше в далекое прошлое, чем предыдущие съемки, ожидая обнаружить газ в 300 галактиках на расстоянии до 5 миллиардов световых лет - в 250 раз дальше, чем галактика, наблюдаемая Леруа.
Фернандес также рассказал о MeerKAT, строящемся радиотелескопе в Южной Африке, и о глубинном исследовании происхождения нейтрального газа (DINGO) в Австралии, оба из которых послужат предшественниками массива квадратных километров в 2020-х годах. Эти новые телескопы дополнят все более сложное представление астрономов о формировании и эволюции галактик.
