2013.05.03. - Száz százalékos hatásfokkal üzemel a 'legzöldebb' galaxis

Infravörös és milliméteres hullámhosszakon végzett észlelések alapján amerikai és francia kutatók azonosították a "legzöldebb" galaxist, mely csaknem 100 százalékos hatásfokkal alakítja gázanyagát csillagokká.

A felfedezéshez vezető észleléseket a NASA WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) infravörös műholdjával, a Hubble űrteleszkóppal és a Francia Alpokban működő, milliméteres hullámhosszakon üzemelő IRAM Plateau de Bure Interferometer segítségével végezték, de ezek mellett felhasználták még a Sloan Digital Sky Survey, a W.M. Keck teleszkópok (Mauna Kea, Hawaii) és az MTT Observatory (Mount Hopkins, Arizona) adatait is. A kutatás vezetője, Jim Geach (McGill University) szerint a galaxis figyelemre méltóan hatékony, a gázanyagát a lehetséges legnagyobb ütemben alakítja csillagokká.

A csillagok a galaxisok hideg molekulafelhőinek mélyén, azok anyagának kollapszusával alakulnak ki. A Tejútrendszerünkhöz hasonló tipikus galaxisok gázanyagának azonban csak egy töredéke vesz részt aktívan a csillagkeletkezésben, a maradék ebből a szempontból kihasználatlan. Az egész galaxisban eloszló gázban a csillagkeletkezési helyek a spirálkarok sűrű, diszkrét csomósodásaiban koncentrálódnak. Ezzel ellentétben az SDSSJ1506+54 katalógusjelű galaxisban a gáz csaknem egésze a centrum környezetében található, rendkívül intenzív csillagkeletkezést indukálva ott. Geach szerint a galaxisok fejlődésének egyik ritka, a csillagképződés szempontjából leghatékonyabb, ezidáig még meg nem figyelt fázisát láthatjuk az SDSSJ1506+54 esetében. Az eredmények segíthetnek annak jobb megértésében, hogy miként formálódnak a galaxisok központi csillagkeletkezési régiói.

A WISE műhold felvételén nyíllal jelzett kicsi vörös folt a valaha észlelt legnagyobb hatékonyságú csillagontó galaxis. Az objektum a benne található gázanyagot a lehető legnagyobb ütemben alakítja csillagokká. Az inzertben a Hubble űrteleszkóp felvételén látható, hogy a galaxis rendkívül kompakt, fényének nagy része egy nagyon kicsiny, mindössze néhány száz fényév méretű régióból származik.
[NASA/JPL-Caltech/STScI/IRAM]

Az SDSSJ1506+54 jelű galaxisra a kutatók a WISE műhold teljeségbolt-felmérésének adatait tanulmányozva figyeltek fel: a mintegy hat milliárd fényév távolságban lévő objektum energiakibocsátása az infravörös tartományban ezer milliárdszorosa a Napénak. A Hubble optikai tartományban végzett megfigyelései pedig azt fedték fel, hogy a galaxis rendkívül kompakt: az általa kibocsátott fény túlnyomó része egy mindössze néhány száz fényév méretű régióból származik. Ez, a Galaxisunk méretének csak néhány százalékát kitevő terület a Tejútrendszerét több százszorosan meghaladó ütemben ontja a csillagokat.

A kutatócsoport ezután az IRAM Plateau de Bure Interferometer antennarendszert használta ahhoz, hogy megbecsülje az SDSSJ1506+54 galaxisban található gáz mennyiségét. Az antennákkal a szén-monoxid milliméteres hullámhosszúságú sugárzását lehet detektálni, a CO pedig a kialakuló csillagok üzemanyagául szolgáló hidrogén indikátora. A WISE adataiból származtatott csillagkeletkezési ráta és az IRAM mérései alapján meghatározott gáztartalom kombinálásával a kutatók meg tudták becsülni a csillagkeletkezési folyamat hatékonyságát.

A csillagképződést egy idő után maga a folyamat, pontosabban a végeredménye akadályozza. Az új csillagok erős ultraibolya sugárzása és csillagszele ugyanis elfújja a még fel nem használt gázt a régióból. Az a pont, ahol ez bekövetkezik, egy elméleti maximumot határoz meg a csillagkeletkezésre. A megfigyelések alapján az SDSSJ1506+54 galaxis éppen ebben a fázisban van, közvetlenül azelőtt, hogy a maradék gázt az új objektumok teljesen kifújnák a csillagkeletkezési területről. A kutatócsoport egyik tagja, Ryan Hickox (Dartmouth College) szerint az óránként több millió kilométeres sebességgel kiáramló gáz nyomai látszanak is az észlelési adatokban.

Mi okozhatja az SDSSJ1506+54 szokatlanságát? Geach és munkatársai azt mondják, hogy fejlődésének egy nagyon rövid ideig tartó szakaszát sikerült elcsípniük, melyet valószínűleg két galaxis összeolvadása indukált. Az SDSSJ1506+54-ben olyan ütemben zajlik a csillagkeletkezés, hogy néhányszor tíz millió év alatt, ami egy galaxis életében csak egy szempillantás, az összes rendelkezésre álló gáz csillagokba kerül, és az SDSSJ1506+54 nagytömegű elliptikus galaxissá fog fejlődni.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astrophysical Journal Letters c. folyóiratban jelent meg.

Forrás:

• ScienceDaily 2013.04.23.