Международная группа астрономов [1], использующая Атакамский Большой миллиметровый / субмиллиметровый массив (ALMA), обнаружила неожиданную популяцию компактных межзвездных облаков, скрытых внутри соседней карликовой неправильной галактики [2] Вольф — Лундмарк — Мелотт, более известная как WLM.
Эти облака, укрытые тяжелым покровом межзвездного материала, помогают объяснить, как плотные звездные скопления [3] могут формироваться в разреженных окрестностях галактики, в тысячи раз меньшей и гораздо более рассеянной, чем наш Млечный Путь.
«По многим причинам карликовые иррегулярные галактики, такие как WLM, плохо приспособлены для образования звездных скоплений», — отметила Моника Рубио, астроном из Чилийского университета и ведущий автор статьи, которая будет опубликована в научном журнале Nature. "Эти галактики пушистые с очень низкой плотностью.
В них также отсутствуют тяжелые элементы, способствующие звездообразованию. Такие галактики должны образовывать только рассредоточенные звезды, а не концентрированные скопления, но это явно не так."
Изучая эту галактику с помощью ALMA, астрономы впервые смогли обнаружить компактные области, которые, по-видимому, способны имитировать благоприятную среду обитания в более крупных галактиках.
Эти области были обнаружены путем точного определения почти незаметного и сильно локализованного света миллиметрового диапазона длин волн, излучаемого молекулами окиси углерода (CO), которые обычно ассоциируются с межзвездными облаками, образующими звезды.
Ранее аффилированная группа астрономов под руководством Дейдре Хантер из обсерватории Лоуэлла во Флагстаффе, штат Аризона., впервые обнаружил CO в галактике WLM с помощью телескопа Atacama Pathfinder Experiment (APEX) с одной тарелкой [4]. Эти первоначальные наблюдения с низким разрешением не смогли определить, где находятся молекулы, но они подтвердили, что WLM содержит самое низкое содержание CO, когда-либо обнаруженное в любой галактике. Этот недостаток CO и других тяжелых элементов должен серьезно затруднить звездообразование, отмечают астрономы.
«Молекулы, и в частности окись углерода, играют важную роль в звездообразовании», — сказал Рубио. "По мере того как газовые облака начинают схлопываться, температура и плотность повышаются, противодействуя гравитации. Вот где на помощь приходят эти молекулы и частицы пыли, поглощая часть тепла в результате столкновений и излучая его в космос в инфракрасном и субмиллиметровом диапазонах волн."Этот охлаждающий эффект позволяет гравитации продолжать коллапс, пока не сформируется звезда.
Раньше проблема заключалась в том, что в WLM и подобных галактиках с очень низким содержанием тяжелых элементов астрономы просто не видели достаточно этого материала, чтобы объяснить новые наблюдаемые ими звездные скопления.
Причина, по которой CO было так трудно увидеть, как выяснили исследователи, заключалась в том, что, в отличие от обычных галактик, облака WLM очень крошечные по сравнению с их оболочками из молекулярного и атомарного газа.
Чтобы стать жизнеспособными звездными фабриками, концентрированным облакам CO нужны эти огромные оболочки переходного газа, которые давят на них, придавая ядрам CO достаточно высокую плотность, чтобы они могли образовать нормальное скопление звезд.
«Подобно водолазу, которого сжимают на дне глубокой бездны, эти сгустки звездообразующего газа находятся под огромным давлением, даже несмотря на то, что окружающий океан межзвездного газа намного более мелкий», — сказал Брюс Элмегрин, соавтор книги. бумага и исследователь в IBM T.J. Исследовательский центр Уотсона в Йорктаун-Хайтс, Северная Каролина.Y. "Обнаружив, что окись углерода ограничена высококонцентрированными областями внутри огромного пространства переходного газа, мы смогли наконец понять механизмы, которые привели к впечатляющим звездным окрестностям, которые мы видим в галактике сегодня."
Дальнейшие исследования с ALMA также помогут определить условия, которые сформировали шаровые скопления, обнаруженные в гало Млечного Пути. Астрономы полагают, что эти гораздо более крупные скопления, возможно, первоначально образовались в карликовых галактиках, а затем мигрировали в гало после того, как их родительские карликовые галактики рассеялись.
WLM — относительно изолированная карликовая галактика, расположенная примерно в 3 миллионах световых лет от внешних границ Местной группы: совокупность галактик, которая включает Млечный Путь, Магеллановы Облака, Андромеду, M33 и десятки меньших галактик.
Национальная радиоастрономическая обсерватория — объект Национального научного фонда, управляемый в соответствии с соглашением о сотрудничестве Associated Universities, Inc.
Международная астрономическая лаборатория Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) является партнерством ESO, Национального научного фонда США (NSF) и Национальных институтов естественных наук (NINS) Японии в сотрудничестве с Республикой Чили. ALMA финансируется ESO от имени своих государств-членов, NSF в сотрудничестве с Национальным исследовательским советом Канады (NRC) и Национальным научным советом Тайваня (NSC) и NINS в сотрудничестве с Academia Sinica (AS) на Тайване. и Корейский институт астрономии и космических наук (KASI).
Строительством и эксплуатацией ALMA руководит ESO от имени государств-членов; Национальной радиоастрономической обсерваторией (NRAO), управляемой Associated Universities, Inc. (AUI) от имени Северной Америки; и Национальной астрономической обсерваторией Японии (NAOJ) от имени Восточной Азии.
Объединенная обсерватория ALMA (JAO) обеспечивает единое руководство и управление строительством, вводом в эксплуатацию и эксплуатацией ALMA.
[1] Соавторы настоящего исследования включают Монику Рубио, Университет Чили, Сантьяго; Брюс Джи. Элмегрин, IBM T.J.
Исследовательский центр Уотсона, Йорктаун-Хайтс, северная.Y.; Дейдре А. Хантер, обсерватория Лоуэлла, Флагстафф, Аризона; Элиас Бринкс, Университет Хартфордшира, Великобритания; Хуан Р. Кортес, Объединенная обсерватория ALMA и Национальная радиоастрономическая обсерватория, Сантьяго, Чили; и Фил Сиган, Институт горного дела и технологий Нью-Мексико, Сокорро.
[2] Неправильные галактики не имеют характерных форм спиральных и эллиптических галактик. Карликовые иррегулярные образования, такие как WLM, в сотни раз меньше, чем большая разновидность, и содержат всего несколько сотен миллионов звезд вместо десятков миллиардов.
Хотя сейчас известно, что некоторые из них небольшие, в их центрах есть массивные черные дыры.
[3] Звездные скопления, такие как Плеяды в нашей галактике Млечный Путь, состоят из сотен звезд. Другие, такие как шаровые скопления, могут содержать от сотен тысяч до нескольких миллионов звезд.
Хотя многие звезды в Млечном Пути изначально формируются в скопления, некоторые — например, Солнце — отдаляются от своих звездных яслей и свободно перемещаются по своей родной галактике. Звезды в самых больших и плотных скоплениях, подобных наблюдаемым в WLM, остаются относительно близко друг к другу.
[4] Группу APEX возглавляла Дейдре Хантер из обсерватории Лоуэлла во Флагстаффе, штат Аризона., и Элиас Бринкс из Университета Хартфордшира, США.K.
В него также входили Моника Рубио; Брюс Элмегрин; Андреас Шруба, Калифорнийский технологический институт, Пасадена, Калифорния.; и Селия Вердуго, Чилийский университет.