Tento článok je hosťom Anny Ho, ktorá v súčasnosti skúma hviezdy v Mliečnej dráhe prostredníctvom jednoročného Fulbrightovho štipendia v Inštitúte Maxa Plancka pre astronómiu (MPIA) v nemeckom Heidelbergu.
Na Mliečnej ceste sa každý rok rodí v priemere sedem nových hviezd. Vo vzdialenej galaxii GN20 sa každý rok rodí úžasný priemer 1 850 nových hviezd. „Ako,“ môžete sa spýtať, rozhorčený v mene nášho galaktického domu, „spravuje GN20 1 850 nových hviezd v čase, keď si Milky Way jednu stiahne?“
Aby sme na to odpovedali, v ideálnom prípade by sme sa podrobne pozreli na hviezdne škôlky v GN20 a podrobne sa pozreli na hviezdne škôlky v Mliečnej dráhe a zistili sme, čo robí z nich skôr produktívnejšiu produkciu ako tá druhá.
GN20 je však príliš vzdialený na podrobný pohľad.
Táto galaxia je taká vzdialená, že jej svetlo trvalo dvanásť miliárd rokov, kým sa dostali na naše teleskopy. Samotná Zem má iba 4,5 miliardy rokov a predpokladá sa, že samotný vesmír má asi 14 miliárd rokov. Pretože svetlo potrebuje čas na cestovanie, pozerať sa cez vesmír znamená pozerať sa späť v čase, takže GN20 nie je len vzdialená, ale aj veľmi starobylá galaxia. A donedávna bola vízia astronómov o týchto vzdialených, starodávnych galaxiách nejasná.
Zvážte, čo sa stane, keď sa pokúsite načítať video s pomalým pripojením na internet alebo keď si stiahnete obrázok s nízkym rozlíšením a potom ho roztiahnete. Obrázok je pixelovaný. To, čo sa kedysi stalo, sa tvár osoby zmenila na niekoľko štvorcov: pár hnedých štvorcov na vlasy, pár ružových štvorcov na tvár. Obrázok s nízkym rozlíšením neumožňuje vidieť detaily: oči, nos, výraz tváre.
Tvár má veľa detailov a galaxia má mnoho rozmanitých hviezdnych škôlok. Ale zlé rozlíšenie, ktoré je výsledkom skutočnosti, že staroveké galaxie, ako je GN20, sú od našich ďalekohľadov vzdialené obrovskými kozmickými vzdialenosťami, prinútilo astronómov rozostriť všetky tieto bohaté informácie do jedného bodu.
Situácia je tu úplne iná doma v Mliečnej dráhe. Astronómovia boli schopní nahliadnuť hlboko do hviezdnych škôlok a byť svedkami hviezdneho narodenia v ohromujúcich detailoch. V roku 2006 Hubbleov vesmírny teleskop urobil tento bezprecedentne podrobný akčný záber narodenia hviezd v centre hmloviny Orion, jednej z najslávnejších hviezdnych škôliek Mliečnej dráhy:
Na tomto obrázku je viac ako 3 000 hviezd: Žiariace bodky sú novonarodené hviezdy, ktoré sa nedávno objavili z kokonov. Hviezdne kukly sú vyrobené z plynu: tisíce týchto plynových kokónov sú zasadené do obrovských kozmických škôlok, ktoré sú bohaté na plyn a prach. Centrálna oblasť tohto Hubblovho obrazu, obklopená tým, čo vyzerá ako bublina, je tak jasná a jasná, pretože masívne hviezdy vo vnútri odfúkli prach a plyn, z ktorého boli kované. Majestátne hviezdne škôlky sú roztrúsené po celej Mliečnej dráhe a astronómovia boli veľmi úspešní pri ich odhaľovaní, aby pochopili, ako vznikajú hviezdy.
Pozorovanie škôlok tu doma aj v relatívne blízkych galaxiách umožnilo astronómom urobiť veľký skok v porozumení hviezdneho narodenia vo všeobecnosti: a najmä to, čo robí jednu škôlku alebo jednu oblasť formovania hviezd „lepšou“ pri vytváraní hviezd ako inej. Zdá sa, že odpoveď znie: koľko plynu je v určitom regióne. Viac plynu, rýchlejšia miera narodenia hviezd. Tento vzťah medzi hustotou plynu a rýchlosťou hviezdneho narodenia sa nazýva Kennicutt-Schmidtov zákon. V roku 1959 holandský astronóm Maarten Schmidt položil otázku, ako presne rastúca hustota plynu ovplyvňuje narodenie hviezd, ao štyridsať rokov neskôr, na ilustráciu toho, ako môžu vedecké dialógy preklenúť desaťročia, použil jeho americký kolega Robert Kennicutt na jeho odpoveď údaje z 97 galaxií. ,
Pochopenie Kennicuttovho-Schmidtovho zákona je rozhodujúce pre určenie toho, ako sa tvoria hviezdy a ako sa vyvíjajú galaxie. Jednou zásadnou otázkou je, či existuje jedno pravidlo, ktorým sa riadia všetky galaxie, alebo či jedno pravidlo riadi naše galaktické susedstvo, ale iné pravidlo upravuje vzdialené galaxie. Zdá sa, že najmä rodina vzdialených galaxií známa ako „hviezdovité galaxie“ obsahuje osobitne produktívne škôlky. Rozptýlenie týchto vzdialených, vysoko účinných hviezdnych tovární by znamenalo sondovanie galaxií tak, ako boli, späť blízko začiatku vesmíru.
Zadajte GN20. GN20 je jednou z najjasnejších a najproduktívnejších z týchto hviezdnych galaxií. GN20, predtým pixelovaná bodka na obrázkoch astronómov, sa stal príkladom transformácie technologických schopností.
V decembri 2014 bol medzinárodný tím astronómov pod vedením Dr. Jacqueline Hodge z Národného observatória rádia v USA, ktorý tvorili astronómovia z Nemecka, Spojeného kráľovstva, Francúzska a Rakúska, schopný zostaviť bezprecedentne podrobný obraz hviezdne škôlky v GN20. Ich výsledky boli uverejnené začiatkom tohto roka.
Kľúčom je technika nazývaná interferometria: pozorovanie jedného objektu s mnohými ďalekohľadmi a kombinovanie informácií zo všetkých ďalekohľadov na vytvorenie jedného podrobného obrázka. Hodgeov tím používal niektoré z najmodernejších interferometrov na svete: veľmi veľké pole Karl G. Jansky (VLA) v púšti Nového Mexika a interferón plató de Bure (PdBI) vo výške 2550 metrov (8370 stôp) nad morom. úroveň vo francúzskych Alpách.
S údajmi z týchto interferometrov a Hubbleovho vesmírneho teleskopu zmenili to, čo bývalo jedna bodka, na nasledujúci zložený obrázok:
Toto je obraz nesprávnej farby a každá farba predstavuje inú zložku galaxie. Modré je ultrafialové svetlo, zachytené pomocou Hubbleovho vesmírneho teleskopu. Zelená je studený molekulárny plyn, zobrazovaný pomocou VLA. A červený je teplý prach, zohriaty pomocou hviezdneho útvaru, ktorý zahaluje a ktorý zistil PdBI.
Oddelenie jedného pixelu od mnohých umožnilo tímu určiť, že škôlky v hviezdnej galaxii ako GN20 sa zásadne líšia od škôl v „normálnej“ galaxii, ako je Mliečna dráha. Pri rovnakom množstve plynu môže GN20 chrliť rádovo viac hviezd ako Mliečna dráha. Nemá jednoducho viac surovín: je efektívnejší pri vytváraní módnych hviezd.
Tento druh štúdie je v súčasnosti jedinečný pre extrémny prípad GN20. Bude to však bežnejšie u novej generácie interferometrov, ako je napríklad Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA).
Nachádza sa 5000 metrov (16000 stôp) vysoko v Čílskych Andách. ALMA je pripravená transformovať chápanie astronómov v oblasti hviezdneho narodenia. Špičkové teleskopy umožňujú astronómom robiť takú podrobnú vedu so vzdialenými galaxiami - starými galaxiami od raného vesmíru - čo sa kedysi považovalo za možné iba pre naše miestne susedstvo. Toto je rozhodujúce vo vedeckom úsilí o univerzálne fyzikálne zákony, pretože astronómovia sú schopní otestovať svoje teórie za hranicami nášho okolia, cez vesmír a späť v čase.
