See artikkel on külalispostitus, mille autor on Anna Ho, kes tegeleb praegu Linnutee tähtede uurimisega üheaastase Fulbrighti stipendiumi kaudu Max Plancki astronoomiainstituudis (MPIA) Heidelbergis, Saksamaal.
Linnuteel sünnib igal aastal keskmiselt seitse uut tähte. Kauges galaktikas GN20 sünnib igal aastal hämmastavalt keskmiselt 1850 uut tähte. "Kuidas," võiksite meie galaktilise kodu nimel nördinult küsida, "kas GN20 haldab 1850 uut tähte sel ajal, kui Linnutee ühe maha tõmbab?"
Sellele vastamiseks peaksime ideaalis vaatama üksikasjalikult GN20 tähtpuukoolid ja Linnutee tähtpuukoolid ning vaatama, mis muudab endise nii palju produktiivsemaks kui viimane.
Kuid GN20 on üksikasjaliku välimuse saavutamiseks lihtsalt liiga kaugel.
See galaktika on nii kaugel, et selle valgust jõudis meie teleskoopideni kaksteist miljardit aastat. Võrdluseks - Maa ise on vaid 4,5 miljardit aastat vana ja universum ise arvatakse olevat umbes 14 miljardit aastat vana. Kuna valguse liikumine võtab aega, tähendab kosmosest välja vaatamine ajas tagasi vaatamist, seega pole GN20 mitte ainult kauge, vaid ka väga iidne galaktika. Ja kuni viimase ajani on astronoomide nägemus nendest kaugetest iidsetest galaktikatest olnud udune.
Mõelge, mis juhtub, kui proovite laadida videot aeglase Interneti-ühendusega või kui laadite alla madala eraldusvõimega pildi ja seejärel venitate seda. Pilt on pikseldatud. See, mis kunagi oli inimese nägu, muutub mõneks ruuduks: paar pruuni ruudu juustele, paar roosa ruutu näole. Madallahutusliku pildi tõttu on võimatu näha detaile: silmi, nina, näoilmet.
Näol on palju detaile ja galaktikal on palju erinevaid tähtkujusid. Kuid halb eraldusvõime, mis tuleneb lihtsalt sellest, et iidsed galaktikad nagu GN20 on meie teleskoopidest eraldatud suurte kosmiliste vahemaadega, on sundinud astronoome kogu kogu seda rikkalikku teavet ühte punkti koondama.
Siin kodus Linnuteel on olukord hoopis teine. Astronoomid on suutnud uurida sügavaid tähelasteaedu ja näha tähe sündi rabavalt detailselt. Hubble'i kosmoseteleskoop tegi 2006. aastal selle enneolematult üksikasjaliku tähe sündimise võtte Orioni udukogu südames, mis on Linnutee kuulsaim tähelasteaed:
Sellel pildil on üle 3000 tähe: hõõguvad punktid on vastsündinud tähed, mis on hiljuti tekkinud nende kookonitest. Tähekookonid on valmistatud gaasist: tuhanded neist gaasikookonitest asuvad tohututes kosmilistes puukoolides, kus on palju gaasi ja tolmu. Selle Hubble'i pildi keskosa, mis on ümbritsetud mulliga, on nii selge ja särav, kuna massiivsed tähed on tolmu ja gaasi ära puhunud, millest nad on võltsitud. Majesteetlikud tähtpuukoolid on kogu Linnuteel laiali ja astronoomid on olnud nende avamiseks väga edukad, et mõista, kuidas tähti tehakse.
Lasteaedade vaatlemine nii siin kodus kui ka suhteliselt lähedal asuvates galaktikates on võimaldanud astronoomidel teha suuri hüppeid tähtede sünni mõistmisel üldiselt: ja eriti mis teeb ühe lasteaia või ühe tähe moodustumispiirkonna tähtede ehitamisel „paremaks“ kui teine. Tundub, et vastus on: kui palju on konkreetses piirkonnas gaasi. Rohkem gaasi, kiirem tähtede sünd. Seda gaasi tiheduse ja tähesündimise kiiruse vahelist suhet nimetatakse Kennicutt-Schmidti seaduseks. Aastal 1959 tõstatas Hollandi astronoom Maarten Schmidt küsimuse, kuidas täpselt gaasi tiheduse suurendamine mõjutab tähtede sündi, ja nelikümmend aastat hiljem, illustreerimaks, kuidas teaduslikud dialoogid võivad aastakümneid hõlmata, kasutas tema Ameerika kolleeg Robert Kennicutt talle vastamiseks 97 galaktika andmeid .
Kennicutt-Schmidti seaduse mõistmine on ülioluline tähtede kujunemise ja isegi galaktikate kujunemise kindlaksmääramiseks. Üks põhiküsimus on see, kas on üks reegel, mis reguleerib kõiki galaktikaid, või kas üks reegel reguleerib meie galaktilisi naabruskondi, kuid teine reegel reguleerib kaugeid galaktikaid. Eelkõige näib, et kaugete galaktikate perekond, mida nimetatakse tähelennulisteks galaktikateks, sisaldab eriti produktiivseid puukoole. Nende kaugete, väga tõhusate tähetehaste lahkamine tähendaks galaktikate sondeerimist, nagu nad olid vanasti, universumi alguse lähedusse.
Sisestage GN20. GN20 on nende tähtede puhkemise galaktikate üks eredamaid ja produktiivsemaid. Varem pikseldatud punkt astronoomide piltides on GN20 muutunud näiteks tehnoloogilise võimekuse muutuseks.
2014. aasta detsembris suutis rahvusvaheline astronoomide meeskond, mida juhtis USA Riikliku Raadioastronoomia Vaatluskeskuse dr Jacqueline Hodge ja kuhu kuulusid Saksamaa, Suurbritannia, Prantsusmaa ja Austria astronoomid, luua enneolematult detailset pilti tähepuukoolid GN20-s. Nende tulemused avaldati selle aasta alguses.
Võti on interferomeetriaks nimetatav tehnika: ühe objekti vaatlemine paljude teleskoopide abil ja kõigi teleskoopide teabe ühendamine ühe detailse pildi saamiseks. Dr Hodge'i meeskond kasutas mõnda kõige keerukamat interferomeetrit maailmas: Karl G. Jansky väga suurt massiivi (VLA) New Mexico kõrbes ja Plateau de Bure'i interferomeetrit (PdBI) 2550 meetri (8370 jalga) kohal mere kohal. tase Prantsuse Alpides.
Nende interferomeetrite ja Hubble'i kosmoseteleskoobi andmete abil muutsid nad ühe punkti järgmisteks liitpiltideks:
See on vale värvipilt ja iga värv tähistab erinevat galaktika komponenti. Sinine on ultraviolettvalgus, mille on jäädvustanud Hubble'i kosmoseteleskoop. Roheline on külm molekulaarne gaas, mille kujutis on VLA. Ja punane on PdBI tuvastatud soe tolm, mida kuumutab tähe moodustumine, mida see varjub.
Ühe piksli eraldamine paljudeks võimaldas meeskonnal kindlaks teha, et tähepurskavas galaktikas nagu GN20 asuvad lasteaiad erinevad põhimõtteliselt „normaalse” galaktika nagu Linnutee omadest. Arvestades sama palju gaasi, suudab GN20 eraldada suurusjärku rohkem tähti kui Linnutee. Sellel ei ole lihtsalt rohkem toorainet: see on tõhusam tähtede moodustamiseks.
Selline uuring on praegu ainulaadne GN20 äärmusliku juhtumi korral. Tavalisem on see aga uue põlvkonna interferomeetritega, näiteks Atacama suurte millimeetrite / alammimeetrite massiiviga (ALMA).
Tšiili Andides 5000 meetri (16000 jalga) kõrgusel asuv ALMA on valmis muutma astronoomide arusaama tähesünnitusest. Moodsad teleskoobid võimaldavad astronoomidel teha kaugete galaktikatega - varajasest universumist pärit iidseid galaktikaid - sellist detailset teadust, mida kunagi peeti võimalikuks ainult meie kohaliku naabruskonna jaoks. See on ülioluline universaalsete füüsikaliste seaduste teaduslikul otsingul, kuna astronoomid saavad testida oma teooriaid väljaspool meie naabruskonda, kosmoses ja läbi aja.
