Źródło zdjęcia: Chandra
Nowe zdjęcie z Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra pokazuje odległą galaktykę, która kiedyś wyglądała jak nasza Droga Mleczna zderzająca się z gromadą galaktyk z prędkością 7,5 miliona kilometrów na godzinę. Siła tego zderzenia jest tak duża, że otaczający wodór w galaktyce jest usuwany, pozostawiając jedynie szkieletowe ramiona spiralne. Bez wodoru formowanie się nowych gwiazd w galaktyce ustało. Chociaż zderzenia galaktyk były widziane wcześniej, jest to najszybsza i najbardziej gwałtowna jak dotąd.
Wleczone 200 000 lat świetlnych serpentyny wrzącego gazu, galaktyka, która kiedyś była naszą Drogą Mleczną, jest niszczona, gdy pędzi z prędkością 4,5 miliona mil na godzinę przez serce odległej gromady galaktyk. W tej niezwykle gwałtownej kolizji z otaczającym gazem gromadowym galaktyka zostaje zerwana do szkieletowych ramion spiralnych, ponieważ jest wypatroszona ze świeżego wodoru do tworzenia nowych gwiazd.
Przedwczesny upadek galaktyki oferuje nowe wskazówki do rozwiązania zagadki galaktyk spiralnych w gwałtownym wszechświecie. Widoki z wczesnego wszechświata pokazują, że galaktyki spiralne były kiedyś o wiele bogatsze w bogate gromady galaktyk. Ale zdają się znikać w czasie kosmicznym. Gdzie się podziały te „brakujące ciała”?
Astronomowie używają szerokiej gamy teleskopów i technik analitycznych, aby przeprowadzić spojrzenie w stylu „CSI” lub badacza miejsca zbrodni na to, co dzieje się z galaktyką w szorstkim sąsiedztwie gromady. „To wyraźny przypadek ataku galaktyki i baterii” - mówi William Keel z University of Alabama. „Po raz pierwszy mamy pełen zestaw wyników z tak różnorodnych technik pokazujących popełnione przestępstwo oraz sposób działania”.
Kil i koledzy przedstawiają „dowody sądowe” dotyczące późnego życia galaktyki w serii prezentacji, które odbyły się dzisiaj w Atlancie w stanie Georgia na 203. spotkaniu American Astronomical Society. Astronomowie zgromadzili dowody, łącząc różnorodne obserwacje diagnostyczne z teleskopów analizujących wygląd galaktyki w świetle rentgenowskim, optycznym i radiowym. Równoległe obserwacje na różnych długościach fal pokazują, jak gwiazdy, gaz i pył są rzucane i odrywane od kruchej galaktyki, zwanej C153. Chociaż takie „zdenerwowane” galaktyki były już widziane wcześniej, ich śmierć jest niezwykle szybka i gwałtowna. Galaktyka należy do gromady galaktyk, które uderzyły w inną gromadę około 100 milionów lat temu. Galaktyka wzięła na siebie ciężar bitwy, gdy spadła wzdłuż trajektorii prosto przez gęsty rdzeń zderzającej się gromady.
„To pomaga wyjaśnić dziwne emisje rentgenowskie i radiowe, które widzimy”, mówi Keel. „Galaktyka jest laboratorium do badania, w jaki sposób można usunąć gaz, gdy leci przez gorący gaz gromadowy, wyłączając narodziny gwiazdy i przekształcając galaktykę.”
Pierwsza sugestia chaosu galaktycznego w tej gromadzie pojawiła się w 1994 r., Kiedy radioteleskop Very Large Array w pobliżu Socorro, NM, wykrył niezwykłą liczbę galaktyk radiowych w gromadzie, zwaną Abell 2125. Źródła radiowe śledzą zarówno powstawanie gwiazd, jak i zasilanie centralnej czarne dziury w gromadach galaktyk. Obserwacje radiowe wykazały również, że C153 wyróżnia się na tle innych galaktyk jako wyjątkowo silne źródło radiowe.
Zespół Keela rozpoczął obszerny program dalszych obserwacji w celu odkrycia szczegółów na temat galaktyk. „Zostało to zaprojektowane, aby zobaczyć, jaki może być związek między zdarzeniami w 10-milionowej skali lat fuzji gromady i co dzieje się głęboko w poszczególnych galaktykach”, mówi Keel.
Obserwacje rentgenowskie z satelity ROSAT (akronim od satelity Roentgen) wykazały, że gromada zawiera ogromne ilości gazu Fahrenheita o temperaturze 36 milionów stopni (Kelvin), który otacza galaktyki. Gaz jest skoncentrowany w dwóch głównych bryłach, a nie w sposób płynny w klastrze, jak to ma miejsce częściej.
Wzmocniło to podejrzenie, że dwie gromady galaktyk faktycznie się zderzają. W połowie lat 90. astronomowie obrócili 4-metrowy teleskop Mayall i 3,5-metrowy teleskop WIYN w Kitt Peak National Observatory na gromadzie, aby analizować światło gwiazd za pomocą spektroskopii. Znaleźli wiele układów gwiazdotwórczych, a nawet aktywne galaktyczne czarne dziury napędzane zderzeniem. Rozpadająca się galaktyka C153 wyróżniała się dramatycznie, gdy teleskopy KPNO zostały użyte do fotomapowania gromady w kolorze.
Astronomowie następnie wyszkolili Kosmiczny Teleskop Hubble'a (HST) NASA na C153 i rozwiązali dziwny kształt. Odkryli, że galaktyka wygląda na wyjątkowo zlepioną wieloma młodymi gromadami gwiazd i chaotycznymi cechami pyłu. Poza zakłóconymi funkcjami dysku galaktyki, HST wykazał również, że światło w ogonie jest głównie przypisywane niedawnemu powstawaniu gwiazd, zapewniając bezpośredni związek z zdzieraniem galaktyki, gdy przechodzi ona przez jądro gromady. Gaz sprężony wzdłuż krawędzi czołowej galaktyki, jak śnieg przed pługiem, wywołał burzę ogniową narodzin nowej gwiazdy. Dowody na niedawne powstawanie gwiazd pochodzą również ze spektrum optycznego uzyskanego w 10-metrowym teleskopie Gemini North na Hawajach. Widmo pozwala naukowcom oszacować czas od ostatniego wybuchu formowania się gwiazd.
Wniosek ten został dodatkowo wzmocniony, gdy kamera Mosaic w teleskopie Mayall Kitt Peak znalazła bardzo długi ogon rozszerzonego gazu wychodzącego z galaktyki. Ogon najwyraźniej został częściowo wygenerowany przez huragan gwiezdnych wiatrów, który spływał z nowych obszarów narodzin gwiazd i został zdmuchnięty do tyłu, gdy galaktyka przecina się przez otaczający gorący gaz gromady.
Obserwacje spektroskopowe za pomocą teleskopu Gemini pozwoliły astronomom ustalić datę wybuchu gwiazdy. Odkryli, że 90 procent niebieskiego światła C153 pochodzi z populacji gwiazd mających 100 milionów lat. Wiek ten odpowiada czasowi, w którym galaktyka powinna przejść przez najgęstszy gaz w jądrze gromady.
Obserwacje spektroskopowe Gemini pokazują, że gwiazdy mają regularny wzór ruchu orbitalnego wokół centrum, jak zwykle w przypadku galaktyk dyskowych. Istnieje jednak wiele szeroko rozpowszechnionych chmur gazu poruszających się niezależnie od gwiazd. „To ważna wskazówka, że coś poza siłami grawitacyjnymi musi działać, ponieważ gwiazdy i gaz reagują w ten sam sposób na siły czysto grawitacyjne”, mówi Keel. „Innymi słowy, gaz galaktyki nie wie, co robią gwiazdy”.
Obserwatorium rentgenowskie Chandra NASA odkryło, że chłodniejsze chmury wykryte za pomocą teleskopów optycznych i powiązanej funkcji radiowej są osadzone w znacznie większej wielomilionowej ścieżce gazu. Dane Chandry wskazują, że ten gorący gaz został prawdopodobnie wzbogacony w ciężkie pierwiastki przez wybuch gwiazdy i wyparty z galaktyki przez swój naddźwiękowy ruch przez znacznie większą chmurę gazu, która przenika gromadę.
Podsumowując, te obserwacje dostarczają dowodów, że ciśnienie taranu gazu zewnętrznego w gromadzie usuwa gaz własny galaktyki. Od dawna hipotetycznie proces ten tłumaczy wymuszoną ewolucję galaktyk gromadowych. Następstwa tego zjawiska można zobaczyć na kilka sposobów. Niektóre pobliskie przykłady, Sextet Seyferta i Kwintet Stefana, są ciasnymi gromadami, które pokazują następstwa zderzeń z dużą prędkością.
Galaktyka C153 ma utracić ostatnie ślady swoich spiralnych ramion i stać się łagodną galaktyką typu S0, mającą centralne wybrzuszenie i dysk, ale bez struktury spiralnego ramienia. Tego typu galaktyki są powszechne w gęstych gromadach galaktyk, które są dzisiaj widoczne. Astronomowie planują ponownie przeprowadzić obserwacje z Gemini w 2004 r., Aby zbadać dynamikę gazu i gwiazd w ogonie.
Członkowie zespołu naukowego to William Keel (University of Alabama), Frazer Owen (National Radio Astronomy Observatory), Michael Ledlow (Gemini Observatory) i Daniel Wang (University of Massachusetts).
Marshall Space Flight Center NASA, Huntsville, Ala., Zarządza programem Chandra dla Office of Space Science, NASA Headquarters, Waszyngton. Northrop Grumman z Redondo Beach, Kalifornia, dawniej TRW, Inc., był głównym wykonawcą obserwatorium. Smithsonian Astrophysical Observatory kontroluje naukę i operacje lotnicze z Centrum Rentgenowskiego Chandra w Cambridge, Massachusetts.
Oryginalne źródło: Chandra News Release
