W zeszłym roku, kiedy opisywałem przełomowy zestaw kosmicznych zdjęć wykonanych przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, opisałem fenomenalny portret Stephan’s Quintet zbiorem sprzecznych słów – co, przyznaję, jest standardową praktyką, gdy mówimy o okularach głębokiego kosmosu.
Ta gromada pięciu galaktyk, z których niektóre wirują zbyt blisko, by zapewnić komfort, obejmuje sferę „pasującą do baśniowego wszechświata”, powiedziałem. Ale nie mogłem też nie czuć się zaniepokojony „przerażającą” czarną dziurą czającą się w centrum innej błyszczącej mgły i nazywającą ten zakątek wszechświata ogólnie „przerażającym”, ponieważ te galaktyki są z pewnością zamknięte w ostatecznie śmiertelnym powietrzu -rozwalający taniec.
A im więcej dowiadujemy się o kwintecie mrocznych aniołów Stephana, tym bardziej staje się jasne, że ta część naszego świata jest tak samo majestatyczna i onieśmielająca, na jaką wygląda. Podczas dorocznej konferencji prasowej Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego w poniedziałek naukowcy powiedzieli, że dalsze obserwacje za pomocą JWST i potężnego Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ujawniły absolutny chaos panujący wśród tych pięciu jasnych galaktyk.
Po pierwsze, jedna galaktyka – formalnie nazwana NGC 731b, znana również jako „intruz” – generuje gigantyczną falę uderzeniową, kilkakrotnie większą od całej naszej Drogi Mlecznej, ponieważ „wdziera się” w przestrzeń międzygalaktyczną pozostałych czterech . Po drodze ta niezwykle intensywna fala powoduje wiele dramatów, ponieważ uruchamia „zakład recyklingu” chmur ciepłego i zimnego wodoru cząsteczkowego wśród kwintetu.
„Chmura molekularna przebijająca się przez gaz międzygalaktyczny i pozostawiająca po sobie spustoszenie może być rzadka i jeszcze nie w pełni poznana” – powiedział Bjorn Emonts, astronom z National Radio Astronomy Observatory i współwykonawca projektu, w komunikacie prasowym . „Ale nasze dane pokazują, że zrobiliśmy kolejny krok w zrozumieniu szokującego zachowania i burzliwego cyklu życiowego obłoków gazu molekularnego w Kwintecie Stephana”.
I jakby tego było mało, zespół zlokalizował również przy kwintecie ogromną wiązkę gazu, która stopniowo się rozpadała, podczas gdy w pobliżu tworzy się osobny warkocz ciepłego gazu.
Podsumowując ten ostatni fragment, ten ogon wskazuje na możliwą galaktykę niemowlęcą. Tak, to dodałoby kolejną postać do burzliwego sitcomu na tym końcu wszechświata, który na szczęście leży między 39 milionami a 340 milionami lat świetlnych od miejsca, w którym siedzisz. (Jedna z galaktyk na pierwszym planie jest znacznie bliżej niż jej taneczne partnerki).
Zbliżenie galaktyki usianej gwiazdami w Kwintecie Stephana, dzięki uprzejmości JWST NASA.
Zrzut ekranu: Monisha Ravisetti/NASA
Korzeń chaosu
Fale uderzeniowe, takie jak ta przebijająca się przez okolice Stephan’s Quintet, są generalnie wytwarzane przed obiektem poruszającym się z prędkością większą niż prędkość dźwięku, przez jakieś medium gazowe.
W tym przypadku obiektem jest NGC 731b, przedzierająca się przez gazową tkaninę kosmosu z oszałamiającą prędkością 800 kilometrów na sekundę (prawie 500 mil na sekundę). „Przy tej prędkości”, według komunikatu, „podróż z Ziemi na Księżyc zajęłaby zaledwie osiem minut”.
„W 2006 roku nasz zespół, używając Spitzera, odkrył niezwykły fakt” – powiedział podczas konferencji Philip Appleton, astronom z Caltech i współautor badania na temat wyników.
W fali uderzeniowej naukowcy odkryli ogromną ilość pewnych cząsteczek wodoru promieniujących w podczerwieni, zmieszanych z emisjami promieniowania rentgenowskiego, które zwykle pozostają czyste, gdy wynikają z takich zjawisk. “Te cząsteczki normalnie nie przetrwałyby fal uderzeniowych poruszających się z prędkością większą niż 30-50 kilometrów na sekundę” – wyjaśnił Appleton.
Zespół intuicyjnie zastanawiał się, co się tutaj dzieje?
Co prowadzi nas z powrotem do wielkiego zamieszania, o którym mówiłem wcześniej.
Zasadniczo zespół zdał sobie sprawę, że ośrodek gazowy, w który pogrąża się ta fala uderzeniowa, jest trochę „zbrylony”. A te skupiska, jak wyjaśnił Appleton, wydają się rozbijać na mniejsze skupiska, zwane obłokami, gdy szok rozchodzi się w przestrzeni – i te obłoki są źródłem wątpliwej emisji wodoru. Następnie Appleton powiedział, że cały ten wodór łączy się z samą gwałtowną falą uderzeniową.
Innymi słowy, wydaje się, że wodór w regionie jest „recyklingowany” zarówno przez ciepły, jak i zimny gaz otaczający falę uderzeniową. W 2006 roku zespół wykrył wodór z recyklingu, śledząc falę.
„Jest to ważne, ponieważ wodór cząsteczkowy tworzy surowiec, z którego ostatecznie mogą powstać gwiazdy”, powiedział Appleton w komunikacie, „więc zrozumienie jego losu powie nam więcej o ewolucji Kwintetu Stephana i galaktyk w ogóle”.
Co więcej, gdy fala uderzeniowa przechodzi przez zbite przeszkody, cała ta brutalna aktywność tworzy coś, co Appleton nazywa „nieoczekiwanymi strukturami” z powodu całej sytuacji recyklingu. Jedną z tych dziwnych struktur są zasadniczo dwie zimne chmury połączone nitką ciepłego, cząsteczkowego wodoru. Pomyśl, jak szybki pocisk przebija się przez chmurę i tworzy za sobą postać przypominającą pierścień.
A drugim, oczywiście, jest coś, co wydaje się być ogonem pączkującej galaktyki.
(Po lewej): Pole 6 znajduje się w centrum głównej fali uderzeniowej, przetwarzając ciepły i zimny gazowy wodór, gdy gigantyczna chmura zimnych cząsteczek jest rozciągana w ciepły ogon cząsteczkowego wodoru w kółko. (Środek): Pole 5 ujawnia dwa zimne obłoki gazu połączone strumieniem ciepłego gazowego wodoru cząsteczkowego charakteryzującego się kolizją z dużą prędkością, która zasila ciepłą otoczkę gazu wokół regionu. (Po prawej): Pole 4 ujawnia bardziej stabilne, mniej turbulentne środowisko, w którym zapadł się gazowy wodór, tworząc coś, co naukowcy uważają za małą galaktykę karłowatą w trakcie formowania.
ESO/NAOJ/NRAO)/JWST/P. Appleton/B.Saxton
„To, co obserwujemy, to rozpad gigantycznego obłoku zimnych cząsteczek w super gorącym gazie i co ciekawe… po prostu przechodzi przez fazy ciepłe i zimne” – powiedział Appleton. „Jeszcze nie w pełni rozumiemy te cykle, ale wiemy, że gaz jest poddawany recyklingowi, ponieważ długość ogona jest dłuższa niż czas potrzebny do zniszczenia chmur, z których się składa”.
Idąc dalej, zespół zamierza wykorzystać obserwacje spektroskopowe, aby dokładnie prześledzić, w jaki sposób porusza się cały gaz wokół fali uderzeniowej. W ten sposób można byłoby dowiedzieć się, jak szybko porusza się gaz i jak się nagrzewa lub ochładza, gdy fala uderzeniowa pulsuje przez ten obszar.
To pozostawia nas w słynnym pit stopie – takim, przez który przechodzi większość największych odkryć astronomicznych naszego pokolenia.
„Te nowe obserwacje dały nam kilka odpowiedzi, ale ostatecznie pokazały nam, jak wiele jeszcze nie wiemy” – powiedział Appleton. „Zasadniczo mamy jedną stronę historii. Teraz nadszedł czas, aby poznać drugą”.
