Šis raksts ir Anna Ho, kurš pašlaik veic pētījumus par zvaigznēm Piena Ceļā, izmantojot viena gada Fulbraita stipendiju Maksima Planka astronomijas institūtā (MPIA) Heidelbergā, Vācijā, pētījumu par vienu gadu.
Piena ceļā katru gadu piedzimst vidēji septiņas jaunas zvaigznes. Tālajā galaktikā GN20 katru gadu piedzimst pārsteidzoši vidēji 1850 jaunu zvaigžņu. "Kā," jūs varētu jautāt, sašutuši mūsu galaktisko māju vārdā, "vai GN20 pārvalda 1850 jaunas zvaigznes laikā, kad vajadzīgs Piena ceļš, lai to novilktu?"
Lai atbildētu uz to, ideālā gadījumā mēs detalizēti apskatītu ZN20 zvaigžņu kokaudzētavas un sīki apskatītu Zvaigžņu kokaudzētavas Piena Ceļā un redzētu, kas padara bijušo tik produktīvu par otro.
Bet GN20 vienkārši ir pārāk tālu, lai iegūtu detalizētu izskatu.
Šī galaktika ir tik tālu, ka tās gaisma prasīja divpadsmit miljardus gadu, lai sasniegtu mūsu teleskopus. Atsaucei - pati Zeme ir tikai 4,5 miljardus gadu veca, un tiek uzskatīts, ka pats Visums ir aptuveni 14 miljardus gadu vecs. Tā kā gaismai ir vajadzīgs laiks, lai skatītos, skatoties visā kosmosā, ir jāatskatās laikā, tāpēc GN20 ir ne tikai tāla, bet arī ļoti sena galaktika. Un vēl nesen astronomu redzējums par šīm tālajām, senajām galaktikām ir neskaidrs.
Apsveriet, kas notiek, mēģinot ielādēt video ar lēnu interneta savienojumu vai lejupielādējot zemas izšķirtspējas attēlu un pēc tam to izstiepjot. Attēls tiek pikselēts. Tas, kas kādreiz bija cilvēka seja, kļūst par dažiem kvadrātiem: pāris brūnu kvadrātu matiem, pāris rozā kvadrātu sejai. Zemas izšķirtspējas attēla dēļ nav iespējams redzēt detaļas: acis, degunu, sejas izteiksmi.
Sejai ir daudz detaļu, un galaktikai ir daudz dažādu zvaigžņu audzētavu. Bet sliktā izšķirtspēja, kas izriet vienkārši no tā, ka senās galaktikas, piemēram, GN20, ir atdalītas no mūsu teleskopiem ar lieliem kosmiskiem attālumiem, ir piespiedušas astronomus visu šo bagātīgo informāciju apvienot vienā punktā.
Šeit, mājās, Piena Ceļā, ir pavisam cita situācija. Astronomi ir spējuši iedziļināties zvaigžņu stādaudzētavās un satriecoši detalizēti novērot zvaigžņu dzimšanu. Habla kosmiskais teleskops 2006. gadā uzņēma šo vēl nepieredzēti detalizēto zvaigžņu dzimšanas darbības kadru Oriona miglāja centrā, vienā no Piena Ceļa slavenākajām zvaigžņu audzētavām:
Šajā attēlā ir vairāk nekā 3000 zvaigžņu: kvēlojošie punkti ir jaundzimušas zvaigznes, kas nesen parādījušās no viņu kokoniem. Zvaigžņu kokoni ir izgatavoti no gāzes: tūkstošiem šo gāzes kokonu sēž ligzdās milzīgajās kosmiskajās audzētavās, kuras ir bagātas ar gāzi un putekļiem. Šī Habla attēla centrālais reģions, ko ieskauj tāds kā burbulis, ir tik dzidrs un gaišs, jo masīvās zvaigznes iekšpusē ir izpūstušas putekļus un gāzi, no kuras tie ir kalti. Majestātiskās zvaigžņu stādaudzētavas ir izkaisītas pa visu Piena ceļu, un astronomi ir guvuši panākumus to atbloķēšanā, lai saprastu, kā tiek veidotas zvaigznes.
Audzētavu novērošana gan šeit, gan mājās, gan salīdzinoši tuvējās galaktikās ļāva astronomiem veikt lielus lēcienus, lai izprastu zvaigžņu dzimšanu kopumā: un jo īpaši to, kas vienu bērnistabu vai vienu zvaigžņu veidošanās reģionu padara “labāku” zvaigžņu veidošanā nekā citu. Šķiet, ka atbilde ir šāda: cik daudz gāzes ir noteiktā reģionā. Vairāk gāzes, ātrāks zvaigžņu dzimšanas ātrums. Šīs attiecības starp gāzes blīvumu un zvaigžņu dzimšanas ātrumu sauc par Kennicutt-Schmidt likumu. 1959. gadā holandiešu astronoms Maarten Schmidt izvirzīja jautājumu par to, kā tieši gāzes blīvuma palielināšanās ietekmē zvaigžņu dzimšanu, un četrdesmit gadus vēlāk, ilustrējot, kā zinātniskais dialogs var ilgt gadu desmitus, viņa amerikāņu kolēģis Roberts Kennicutt izmantoja datus no 97 galaktikām, lai viņam atbildētu .
Izpratne par Kennicutt-Schmidt likumu ir būtiska, lai noteiktu, kā veidojas zvaigznes un pat kā galaktikas attīstās. Viens pamatjautājums ir par to, vai ir viens noteikums, kas pārvalda visas galaktikas, vai arī viens noteikums pārvalda mūsu galaktikas kaimiņattiecības, bet cits noteikums - tālās galaktikas. Proti, šķiet, ka tālu galaktiku ģimenē, kas pazīstama kā “zvaigznīšu uzliesmojuma galaktikas”, ir sevišķi produktīvas kokaudzētavas. Atdalīt šīs attālas, ļoti efektīvās zvaigžņu fabrikas nozīmētu zondēt galaktikas, kādas tās bija agrāk, Visuma sākumā.
Ievadiet GN20. GN20 ir viena no spilgtākajām, produktīvākajām no šīm zvaigznītēm uzpūstajām galaktikām. Iepriekš astronomu attēlos pikselēts punkts GN20 ir kļuvis par tehnoloģisko spēju pārveidošanas piemēru.
2014. gada decembrī starptautiska astronomu komanda, kuru vadīja Dr. Nacionālās radioastronomijas observatorijas doktors Žaklīna Hodžs un kuras sastāvā bija astronomi no Vācijas, Apvienotās Karalistes, Francijas un Austrijas, spēja izveidot vēl nepieredzēti detalizētu priekšstatu par zvaigžņu kokaudzētavas GN20. Viņu rezultāti tika publicēti šā gada sākumā.
Galvenais ir paņēmiens, ko sauc par interferometriju: viena objekta novērošana ar daudziem teleskopiem un visu teleskopu informācijas apvienošana, lai izveidotu vienu detalizētu attēlu. Dr Hodžes komanda izmantoja dažus no sarežģītākajiem interferometriem pasaulē: Kārļa G. Janska ļoti lielo masīvu (VLA) Jaunās Meksikas tuksnesī un Plateau de Bure interferometru (PdBI) 2550 metrus (8370 pēdas) virs jūras. līmenis Francijas Alpos.
Izmantojot datus no šiem interferometriem, kā arī ar Habla kosmisko teleskopu, tie, kas agrāk bija viens punkts, pārvērta šādā saliktajā attēlā:
Šis ir kļūdains krāsas attēls, un katra krāsa apzīmē atšķirīgu galaktikas komponentu. Zils ir ultravioletā gaisma, ko uztver Habla kosmiskais teleskops. Zaļā ir auksta molekulārā gāze, ko attēlo VLA. Un sarkans ir silti putekļi, kurus silda zvaigžņu veidojums, ko tā apņem, un to atklāja PdBI.
Viena pikseļa sadalīšana daudzos ļāva komandai noteikt, ka stādaudzētavas galaktikā, piemēram, GN20, audzētavas būtiski atšķiras no tām, kas atrodas “normālā” galaktikā, piemēram, Piena Ceļā. Ņemot vērā tādu pašu gāzes daudzumu, GN20 var izlobīt par zvaigznēm vairāk zvaigznīšu nekā Piena ceļš. Tam nav vienkārši vairāk izejvielu: tas ir efektīvāk, veidojot zvaigznes no tā.
Šāda veida pētījums pašlaik ir unikāls GN20 galējam gadījumam. Tomēr tas būs biežāk sastopams ar jaunās paaudzes interferometriem, piemēram, Atacama lielo milimetru / submilimetru masīvu (ALMA).
ALMA atrodas 5000 metru (16000 pēdu) augstumā Čīles Andos un ir gatavs pārveidot astronomu izpratni par zvaigžņu dzimšanu. Vismodernākie teleskopi ļauj astronomiem veikt sīki izstrādātu zinātnes veidu ar tālām galaktikām - senām galaktikām no agrīnā Visuma -, ko kādreiz uzskatīja par iespējamu tikai mūsu vietējiem kaimiņiem. Tas ir izšķiroši svarīgi zinātnisko universālo fizisko likumu meklējumos, jo astronomi var pārbaudīt savas teorijas ārpus mūsu apkārtnes, visā telpā un atpakaļ laikā.
