Rađanja zvezda, u vekove vekova

Između kvark-gluonske supe koja se kuvala u prostoru mladog univerzuma i našeg vremena kojeg karakterišu drugačiji oblici materije stoje zvezde koje osim energije stvaraju i hemijske elemente koji su osnovni gradivni materijal inteligentne žive materije. Naravno da je to razlog zašto nas interesuje koji je mehanizam njihovog nastanka i održanja.

Najveća i najdetaljnija studija o tome šta pokreće formiranje zvezda u izuzetno masivnim galaksijama otkriva da se uslovi za začeće zvezda nisu promenili u poslednjih deset milijardi godina.

Jata galaksija su najveći objekti u svemiru sa ogromnim količinama vrućeg gasa čija je masa nekoliko puta veća od mase svih zvezda u na stotine galaksija u jatu.

"Mnogo toga je moglo da utiče na formiranje zvezda u proteklih deset milijardi godina", kaže Majkl Kalzadila sa Masačusetskog tehnološkog instituta, vođa studije. „Glavni pokretač formiranja zvezda u ovim galaksijama se svodi na to da li vrući gas koji ih okružuje može dovoljno brzo da se ohladi ili ne“

Kalzadilov tim je u 95 galaktičkih jata udaljenih od 3,4 do 9,9 milijardi svetlosti godine od Zemlje proučavo najsjajniju i najmasivniju klasu galaksija, koje su ekstremni uzorak u istraživanju teleskopa na Južnom polu, uz finansijsku podršku Nacionalne naučne fondacije i Ministarstva energetike SAD.

Otkriveno je da formiranje zvezda u galaksijama počinje kada količina neuređenog kretanja, "entropija" u vrelom gasu padne ispod kritičnog praga ispod kojeg se vreli gas neizbežno hladi i formira nove zvezde.

Kombinuju se rendgenska i optička posmatranja centara jata što omogućava da se povežu vrući gas ili gorivo za formiranje zvezda koje isijava X-zrake, što je detektovala Čandra, sa formiranjem zvezda od ohlađenog gasa, viđenim optičkim teleskopima, tokom većeg dela istorije univerzuma.

Radio teleskop je proučavao mlazeve koje izbacuju supermasivne crne rupe u ovim jatima. Vrući gas se hladi i formira zvezde i na kraju hrani crne rupe, koje izbacuju mlazeve i koje energizuju njihovu okolinu, privremeno sprečavajući dalje hlađenje. Kada crnoj rupi ponestane goriva, mlaznice se gase i proces počinje ponovo. To je proces povratne informacije.

Pre 10 milijardi godina sudari i spajanje galaksija u jata bili su mnogo češći, stope formiranja zvezda su generalno bile mnogo veće, a supermasivne crne rupe galaksija su brže uvlačile materijal.

„Tip formiranja zvezda koji vidimo je izuzetno konzistentan, čak se približava vremenu od pre 10 milijardi godina kada je mogao da bude preopterećen drugim procesima“, kaže koautorka Lindzi Blim iz Nacionalne laboratorije Argon u Ilinoisu. "Iako je svemir tada izgledao mnogo drugačije, okidač za formiranje zvezda u ovim galaksijama nije."

Prethodnim proučavanjem relativno bliskih jata je otkriveno da je granični nivo poremećaja u vrelom gasu neophodan da bi se pojavila povratna informacija od supermasivnih crnih rupa, u obliku mlaza.

Kalzadilingov tim je otkrio da se prag entropije za povratne informacije ne odnosi na galaksije u udaljenijim jatima, što znači da jata pre oko deset milijardi godina nisu dobro regulisana povratnim informacijama crne rupe. Ovo je verodostojno jer vrućem gasu u centru galaksije treba vremena za hlađenje a još više vremena da se tako hladan probije do supermasivne crne rupe, da se formiraju mlazevi i zaustavi dalje hlađenje gasa. Moguće je i da radio signali ne daju jasnu indikaciju aktivnosti mlaza u ovim ranim vremenima.

Rad je zasnovan na rendgenskim podacima Čandre; radio podacima Australijskog teleskopa Compact Array, radio podacima SPT i australijskog SKA Pathfinder teleskopa; infracrvenim podacima satelita VISE i optičkih teleskopa Magellan od 6,5 m, Gemini South, Blanco 4 m (DECam, MOSAIC-II) i teleskopa Svope od 1 m. Korišteno je skoro 50 dana Čandrinog posmatranja.

Četiri slike predstavljaju uzorak klastera galaksija koji su deo najveće i najkompletnije studije o pokretanju formiranja zvezda u najvećim galaksijama univerzuma.

Na kompozitnim slikama četiri jata galaksija magloviti, ljubičasti oblaci su rendgenski zraci iz vrućeg gasa koje je detektovala Čandra. Zlatno žute i zelenkasto plave galaksije u oblacima vrućeg gasa i oko njih su iz optičkih podataka STHabla.

Četiri jata galaksija ovde prikazana su:

• SPT-CLJ0106-5943 na 3,9 milijardi sg. Jato karakteriše rasejanje zelenkasto plavih galaksija, nekoliko njih je deformisano gravitacionim sočivima. U centru slike je ljubičasti oblak gasa sa svetlo belom tačkom u jezgru.
• SPT-CLJ0307-6225 na 5,6 milijardi sg. Rendgenski zraci iz vrelog gasa su veliki, magloviti, ljubičasti oblak koji pokriva veći deo slike. Najsvetlija tačka u oblaku je svetloljubičasta blizu donjeg desnog dela. Najznačajnija galaksija na ovoj slici je pikselirana spiralna galaksija iznad i levo od centra. Najsjajnije galaksije su blizu donjeg desnog dela slike. One tanke su deformisane gravitacionim sočivima, gde masa u jatima iskrivljuje svetlost iz galaksija iza jata.
• SPT-CLJ0310-4647 na 6,4 milijardi sg. Crni prostor je pun blistavih mrlja bele, zlatno žute i jarko plave svetlosti galaksija. Neke su zamagljene svetle tačke. U drugim su uočljivi zakrivljeni krakovi spiralne formacije. U centru slike, bledi ljubičasti oblak okružuje nekoliko najsjajnijih galaksija u jatu.
• SPT-CLJ0615-5746 Ovo je najudaljenije jato, galaksije su relativno male i uglavnom se nalaze blizu centra. Ljubičasti oblak vrelog gasa ima svetloljubičastu tačku u svom jezgru.

Slike su prečnika 1,7 miliona, 2 miliona, 2,4 miliona i 2,2 miliona svetlosnih godina. Poređenja radi, naša galaksija je prečnika samo oko 100 000 svetlosnih godina.

SVE JE FIZIKA Miša Bracić