Потоки звезд восполняют недостающее звено в эволюции галактик

Автор Laura Simurda

30 апреля, 2009

Используя Космический телескоп НАСА Спитцер, международная команда астрономов обнаружила потоки молодых звезд, вытекающие из их родных коконов в удаленных галактиках. Эти удаленные звездные реки дают ответ на одну из самых фундаментальных астрономических загадок – как молодые звезды, которые формируются в скученных скоплениях в плотных облаках пыли и газа, рассеиваются таким образом, что формируют большое, гладкое распределение, наблюдаемое в дисках спиральных галактик, подобных Млечному Пути?

"Когда вы смотрите на диски галактик в инфракрасном свете, они удивительно однородны. Все более старые звезды распределены равномерно, хотя звезды рождаются в скоплениях и ассоциациях – таких, как Плеяды или ассоциация молодых звезд в Орионе – в нашей Галактике Млечный Путь. Возникает вопрос – почему диски галактик такие однородные?" говорит лидер команды Дейвид Блок (David Block) из Университета Витвотерсранд (University of the Witwatersrand) в Южной Африке.

Астрономы знают, что кластера, где формируются звезды, начинают исчезать, когда их возраст достигает нескольких сотен миллионов лет. Для объяснения этого явления было предложено несколько механизмов – например, некоторые скопления «испаряются», когда случайные возмущения выбрасывают из них звезды одну за другой, а другие скопления рассеиваются, когда сталкиваются облака газа, в которых они родились. Переходя к большим масштабам, постоянные движения, вызванные вращением галактик вокруг ее центра, рассеивает скопления скоплений молодых звезд.

"Наш анализ теперь решает большую загадку. Найдя мириады потоков молодых звезд, всех происходящих над дисками изученных нами галактик, мы понимаем, что механизм разделения звездных скоплений на отдельные звезды это движения материнской галактики. Эти потоки - отсутствующее звено, которое было нужно для понимания, как диски галактик эволюционировали в их современное состояние," говорит Блок.

Для исследования было критично найти метод, с помощью которого можно было бы получить изображение потоков молодых звезд в дальних галактиках, которые не были видны до этого, и команда использовала инфракрасные наблюдения высокого разрешения Спитцера.

С помощью инфракрасного вместо видимого света позволило группе отобрать звезды правильного возраста, когда они начали рассеиваться из своих скоплений.

"Спитцер наблюдает в инфракрасном свете, доминирующем излучении, в котором излучают поколения звезд возрастом в 100 миллионов лет," отметил соавтор исследования Брюс Элмегрин (Bruce Elmegreen), из исследовательского подразделения IBM в Нью-Йорке. "Более молодые области светятся в видимом и ультрафиолетовом диапазоне, а старые – слишком слабы, чтобы их можно было бы обнаружить. Поэтому мы можем отфильтровать все звезды, которые нам не нужны, просто снимая в инфракрасном диапазоне."

Инфракрасный также очень важен потому, что свет из этой части спектра может проникать через плотные пылевые облака, окружающие кластера, где образуются эти звезды.

"Пыль очень эффективно поглощает оптические лучи," говорит Роберт Герц (Robert Gehrz) из Университета Миннесоты, "но инфракрасный свет с большей длиной волны огибает частицы пыли, что позволяет лучше видеть инфракрасное излучение молодых звезд."

Но даже когда изображения получают в инфракрасном свете, они наполнены светом от однородных дисков галактик, а не тусклыми треками молодых рассеивающихся кластеров. Для их выделения потребовались специальные математические манипуляции.

Участник команда Иванио Пуерари (Ivanio Puerari) из Национального Института Астрофизики в Пуебла, Мексике, использовал метод, созданный математиком Жаном Баптистом Фурье в начале 19го века. Этот метод- эффективный пространственный фильтр, позволяющий выделить в физическом масштабе образования, где происходит формирование звезд. "Эти образования не могут быть выделены человеческим глазом на оригинальных снимках Спитцера," отмечает Пуерари.

"Комбинирование фильтра Фурье и инфракрасных снимков позволило выделить области правильного размера и возраста. Выделить так много звездных потоков в дисках галактик было невозможно еще год назад. Это открытие продолжает подчеркивать огромный потенциал космического телескопа Спитцер," комментирует Джованни Фацио (Giovanni Fazio) из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, лидера проекта Спитцеровской инфракрасной камеры, которую использовала команда для получения снимков, и соавтора исследования.

"Галилей, как астроном и математик, гордился бы этим замечательным сочетанием астрономических наблюдений и математики 400 лет спустя первого использования им телескопа для изучения Млечного Пути в 1609 году," заключает Фацио.

Команда включала также Дебру Элмегрин и Марию Митчелл профессора из Вассаровского колледжа и избранного Президента Американского Астрономического Сообщества. Результаты появились в выпуске Астрофизического журнала 20 марта 2009 года.