Астрономическият екип открива доказателства за галактически метал, обвит в прах

Въздушната обсерватория на НАСА СОФИЯ позволи на ръководен от UCI екип от астрономи да изследва инфрачервените емисии от пет близки галактики. Изследователите откриха повече метал от очакваното в междугалактическата среда, резултат, който би бил труден за постигане без възможността за гледане на инфрачервена радиация през гъст галактически прах. Кредит: Джим Рос/НАСА

Цялостното разбиране на еволюцията на галактиките зависи отчасти от точното измерване на изобилието от метали в междугалактическата среда – пространството между звездите – но прахът може да попречи на наблюденията при оптични дължини на вълната. Международен екип от астрономи от Калифорнийския университет в Ървайн, Оксфордския университет в Англия и други институции са открили доказателства за по-тежки елементи в местните галактики – за които е установено, че са дефицитни в предишни проучвания – чрез анализиране на инфрачервените данни, събрани по време на многократно годишна кампания.

За статия, публикувана наскоро в естествена астрономия, изследователите са изследвали пет галактики, които са слаби във видимите дължини на вълната, но милиарди пъти по-ярки от слънцето в инфрачервеното. Взаимодействията между тези галактики и близките звездни системи причиняват изместване и колапс на газа, създавайки условия за невероятно звездообразуване.

„Чрез изучаване на съдържанието на газ в тези галактики с оптични инструменти, астрономите бяха уверени, че те са значително бедни на метали в сравнение с други галактики с подобна маса“, каза водещият автор Нима Чартаб, постдокторски изследовател на UCI по физика и астрономия. “Но когато наблюдавахме емисионните линии от тези прашни галактики в инфрачервените дължини на вълните, получихме ясна представа за тях и не открихме значителни метални дефицити.”

За да определят изобилието от метали в газова фаза в междугалактическата среда, астрономите се стремят да получат данни за съотношенията на прокси, кислород и азот, тъй като инфрачервените емисии на тези елементи са по-малко затъмнени от галактическия прах.

„Търсим доказателства за барионния цикъл, в който звездите обработват елементи като водород и хелий, за да произвеждат въглерод, азот и кислород“, каза съавторът Асанта Курай, професор по физика и астрономия в UCI. „Звездите в крайна сметка се превръщат в свръхнови и експлодират, а след това целият този газ в покрайнините на звездите се превръща в облаци, които се изхвърлят нагоре. Материалът в тях е рехав и дифузен, но в крайна сметка поради гравитационни смущения, причинени от придвижването на други звезди, газът ще започват да се събират и да се срутват, което води до образуването на нови звезди.”

Наблюдението на този процес в инфрачервени дължини на вълната е предизвикателство за астрономите, тъй като водната пара в земната атмосфера блокира радиацията в тази част от електромагнитния спектър, което прави измерванията от наземни телескопи недостатъчни дори на най-голяма надморска височина, като тези в Кек Обсерватория в Хавай.

Част от набора от данни, използван от екипа, идва от вече пенсионирания космически телескоп Herschel, но Herschel не е оборудван със спектрометър, способен да отчита специфична емисионна линия, която екипът, ръководен от UCI, е необходим за своето изследване. Решението на изследователите беше да се извисят – на повече от 45 000 фута над морското равнище – в Стратосферната инфрачервена астрономическа обсерватория, оборудвания с телескоп Boeing 747 на НАСА на 2,5 метра.

„Отне ни почти три години, за да съберем всички данни с помощта на обсерваторията СОФИЯ на НАСА, тъй като тези полети не са цяла нощ; те са по-скоро като 45 минути време за наблюдение, така че изследването отне много планиране на полети и координация“, каза Курей .

Чрез анализиране на инфрачервените емисии, изследователите успяха да сравнят металността на техните целеви ултраярки инфрачервени галактики с по-малко прашни галактики с подобни маси и скорости на образуване на звезди. Чартаб обясни, че тези нови данни показват, че ултраярките инфрачервени галактики отговарят на фундаменталната металност, определена от звездната маса, изобилието на метали и скоростта на образуване на звезди.

Новите данни освен това показват, че недостатъчното количество метали, получени от оптични емисионни линии, вероятно се дължи на „силно затъмняване на праха, свързано със звездни изблици“, според документа.

„Това проучване е пример, когато за нас беше от решаващо значение да използваме тази инфрачервена дължина на вълната, за да разберем напълно какво се случва в някои от тези галактики“, каза Курей. „Когато оптичните наблюдения излязоха за първи път, предполагайки, че тези галактики имат малко метал в тях, теоретиците отидоха и написаха статии, имаше много симулации, опитващи се да обяснят какво се случва. Хората си помислиха: „Може би „Може би наистина са ниски… метални галактики.” Но открихме, че не са. Да имаш пълен изглед на Вселената в целия електромагнитен спектър е наистина от решаващо значение, мисля.


Далечното инфрачервено излъчване от галактики с активни свръхмасивни черни дупки


Повече информация:
Nima Chartab et al, Ниските газови фази на металите на ултрасветещите инфрачервени галактики са резултат от затъмняване на праха, естествена астрономия (2022 г.). DOI: 10.1038/s41550-022-01679-y

Предоставено от Калифорнийския университет, Ървайн

цитат: Екипът на астрономията открива доказателства за галактически метал, покрит с прах (1 юни 2022 г.) Извлечен на 2 юни 2022 г. от https://phys.org/news/2022-06-astronomy-team-evidence-galactic-metal .html

Този документ е обект на авторско право. Освен за честна употреба за целите на частно проучване или изследване, никоя част не може да бъде възпроизвеждана без писмено разрешение. Съдържанието е предоставено само за информация.

Add Comment