Тази статия е гост на Анна Хо, която в момента прави изследвания на звездите в Млечния път чрез едногодишна стипендия на Фулбрайт в Института за астрономия „Макс Планк“ (MPIA) в Хайделберг, Германия.
В Млечния път всяка година се раждат средно седем нови звезди. В далечната галактика GN20 се ражда изумително средно 1850 нови звезди всяка година. „Как“, бихте могли да попитате, възмутени от името на нашия галактически дом, „управлява ли GN20 1850 нови звезди във времето, необходимо на Млечния път, за да изтегли една?“
За да отговорим на това, в идеалния случай бихме разгледали подробно звездните разсадници в GN20 и подробно разглеждане на звездните разсадници в Млечния път и да видим какво прави първите толкова по-продуктивни от вторите.
Но GN20 е просто твърде далеч за детайлен поглед.
Тази галактика е толкова далечна, че на нейната светлина са били необходими 12 милиарда години, за да достигне нашите телескопи. За справка, самата Земя е само на 4,5 милиарда години, а самата Вселена е на около 14 милиарда години. Тъй като светлината отнема време за пътуване, погледът в космоса означава поглед назад във времето, така че GN20 е не само далечна, но и много древна галактика. И доскоро визията на астрономите за тези далечни, древни галактики беше замъглена.
Помислете какво се случва, когато се опитате да заредите видеоклип с бавна интернет връзка или когато изтеглите снимка с ниска разделителна способност и след това я разтегнете. Изображението е пикселно. Това, което някога е било лице на човек, става няколко квадрата: няколко кафяви квадратчета за коса, няколко розови квадрата за лицето. Картината с ниска разделителна способност прави невъзможно да се видят подробности: очите, носът, изражението на лицето.
Лицето има много подробности, а галактика има много разнообразни звездни разсадници. Но лошата разделителна способност, резултат просто от факта, че древни галактики като GN20 са отделени от нашите телескопи с огромни космически разстояния, принуди астрономите да размият заедно цялата тази богата информация в една точка.
Ситуацията е съвсем различна тук у дома в Млечния път. Астрономите успяха да надникнат дълбоко в звездни разсадници и да станат свидетели на звездното раждане с изумителни детайли. През 2006 г. космическият телескоп Хъбъл направи този безпрецедентно подробен екшън от звездното раждане в сърцето на мъглявината Орион, един от най-известните звездни разсадници на Млечния път:
В това изображение има над 3000 звезди: Светещите точки са новородени звезди, които наскоро са се появили от техните пашкули. Звездни пашкули са направени от газ: хиляди от тези газови пашкули седят сгушени в огромни космически разсадници, които са богати на газ и прах. Централният участък на изображението на Хъбъл, обгърнат от това, което прилича на балон, е толкова ясно и ярко, защото масивните звезди вътре са издухали праха и газа, от които са били изковани. Величествените звездни разсадници са разпръснати по целия Млечен път и астрономите са успели да ги отключат, за да разберат как се правят звезди.
Наблюдаването на разсадници както у дома, така и в сравнително близките галактики, даде възможност на астрономите да направят голям скок в разбирането на звездното раждане като цяло: и по-специално това, което прави една детска стая или един район за формиране на звезди, „по-добра“ при изграждането на звезди от друга. Отговорът изглежда е: колко газ има в определен регион. Повече газ, по-бърза скорост на раждане на звездите. Тази връзка между плътността на газа и скоростта на звездното раждане се нарича законът на Кеникут-Шмит. През 1959 г. холандският астроном Маартен Шмит повдига въпроса как точно увеличаването на газовата плътност влияе на раждането на звездите, а четиридесет години по-късно, като илюстрация как научните диалози могат да продължат десетилетия, неговият американски колега Робърт Кеникут използва данни от 97 галактики, за да му отговори. ,
Разбирането на Закона на Кеникут-Шмит е от решаващо значение за определяне на това как се формират звезди и дори как се развиват галактиките. Един основен въпрос е дали има едно правило, което управлява всички галактики, или дали едно правило управлява нашия галактически квартал, но друго правило управлява далечните галактики. По-специално, семейство от далечни галактики, известни като „звездни взривни галактики“, изглежда, съдържа особено продуктивни разсадници. Разчленяването на тези далечни, високоефективни звездни фабрики би означавало изследване на галактики, каквито са били преди, в началото на Вселената.
Въведете GN20. GN20 е една от най-ярките, най-продуктивни от тези звездни изблици. Преди това пикселирана точка в изображенията на астрономите, GN20 се превърна в пример за трансформация в технологичните възможности.
През декември 2014 г. международен екип от астрономи, ръководен от д-р Жаклин Ходж от Националната радиоастрономическа обсерватория в САЩ и включващ астрономи от Германия, Обединеното кралство, Франция и Австрия, успя да изгради безпрецедентно подробна картина на звездни разсадници в GN20. Резултатите от тях бяха публикувани по-рано тази година.
Ключът е техника, наречена интерферометрия: наблюдение на един обект с много телескопи и комбиниране на информацията от всички телескопи, за да се изгради едно подробно изображение. Екипът на д-р Ходж използва някои от най-сложните интерферометри в света: много голям масив на Карл Г. Янски (VLA) в пустинята в Ню Мексико и интерферометърът Плато де Буре (PdBI) на 2550 метра (8370 фута) над морето ниво във Френските Алпи.
С данни от тези интерферометри, както и с космическия телескоп Хъбъл, те превърнаха това, което беше една точка в следното композитно изображение:
Това е невярно цветно изображение и всеки цвят означава различен компонент на галактиката. Синьото е ултравиолетова светлина, заснета от космическия телескоп Хъбъл. Зеленото е студено молекулен газ, изобразен от VLA. И червеното е топъл прах, нагряван от образуването на звезди, той се обвива, открит от PdBI.
Разделянето на един пиксел в много от тях позволи на екипа да определи, че разсадниците в галактика на звездни изблици като GN20 са коренно различни от тези в „нормална“ галактика като Млечния път. Като се има предвид същото количество газ, GN20 може да отрежда порядки с повече звезди, отколкото Млечният път. Това не е просто повече суровина: тя е по-ефективна при модни звезди от нея.
Понастоящем този вид проучвания е уникален за крайния случай на GN20. Това обаче ще бъде по-често с новото поколение интерферометри, като например Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA).
Разположен на 5000 метра (16000 фута) високо в чилийските Анди, ALMA е готов да трансформира разбирането на астрономите за звездното раждане. Съвременните телескопи дават възможност на астрономите да правят вида на подробна наука с далечни галактики - древни галактики от ранната Вселена - което някога се смяташе за възможно само за нашия местен квартал. Това е от решаващо значение в научния стремеж към универсални физически закони, тъй като астрономите са в състояние да тестват теориите си извън нашия квартал, навън в космоса и обратно във времето.
