Miliardy lat świetlnych od Ziemi gigantyczne chmury wodoru wytwarzają specjalny rodzaj promieniowania, rodzaj światła ultrafioletowego, znanego jako promieniowanie alfa Lymana. Olbrzymie chmury emitujące światło to Lyman Alpha Bubbles (LAB). LABs są kilkakrotnie większe niż nasza galaktyka Droga Mleczna, ale zostały odkryte dopiero 20 lat temu. Do wytworzenia tego promieniowania potrzebne jest niezwykle potężne źródło energii – energia równa promieniowaniu miliardów słońc.
Nowe badanie, opublikowane 9 marca w czasopiśmie Nature Astronomy, sugeruje, że źródło energii znajduje się w centrum galaktyk gwiazdotwórczych, wokół których istnieją LAB.
Badanie koncentruje się na Lyman-alpha blob 6 (LAB-6), znajdującym się ponad 18 miliardów lat świetlnych od nas w kierunku konstelacji Groosa. Wspólny zespół odkrył unikalną cechę LAB-6 – jego wodór wydawał się opadać do wewnątrz. LAB-6 to pierwsze LAB, które ma niezbite dowody na tak zwaną sygnaturę spadającego gazu. Spadający gaz miał niewielką ilość pierwiastków metalicznych, co sugeruje, że spadający wodór LAB pochodzi z ośrodka międzygalaktycznego, a nie z samej galaktyki tworzącej gwiazdy.
Ilość padającego gazu jest zbyt mała, aby wywołać obserwowane promieniowanie Lyman-alfa. Uzyskane dane wskazują, że centralna galaktyka gwiazdotwórcza jest głównym źródłem energii odpowiedzialnej za emisję Lyman-alfa. Stawiają także nowe pytania dotyczące struktury LAB.
„To prawdziwa tajemnica. Spodziewamy się, że gaz pojawi się wokół galaktyk gwiazdotwórczych – potrzebują one gazu jako materiałów ”- powiedział Zheng Zheng, profesor fizyki i astronomii na Uniwersytecie w Utah i współautor badania. – Ale wydaje się, że to jedyna kula Lyman-alfa ze spadającym gazem. Dlaczego są tak rzadkie?
Aby uzyskać dane, autorzy wykorzystali Bardzo Duży Teleskop (VLT) w Europejskim Obserwatorium Południowym (ESO) i Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA). Główny autor Purple Mountains Observatory Iping Ao (Chińska Akademia Nauk) jako pierwszy odkrył system LAB-6 ponad dziesięć lat temu. Wiedział, że nawet wtedy w systemie było coś wyjątkowego, biorąc pod uwagę ekstremalne rozmiary kropli wodoru. Skorzystał z okazji, aby przyjrzeć się uważnie.
„Na szczęście udało nam się uzyskać dane niezbędne do uchwycenia składu molekularnego z ALMA, który określa prędkość galaktyki. Teleskop optyczny VLT ESO dał nam ważny widmowy profil światła emisji Lyman-alfa.
Autorzy nowego badania odkryli naturę gazu incydentalnego, analizując kinematykę emisji Lyman-alfa. Po wyemitowaniu alfa fotonu Lymana zderza się ze środowiskiem wypełnionym atomami wodoru. Zderza się z tymi atomami wiele razy, jak piłka poruszająca się w automacie do gry w pinball, zanim opuści środowisko. Ten wylot powoduje rozprzestrzenianie się emisji na duże odległości.
Spadający gaz może wystąpić na kilka różnych sposobów. Może to być drugi etap galaktycznej eksplozji – jeśli masywne gwiazdy umrą, eksplodują i wypychają gaz na zewnątrz, który następnie spada do wewnątrz. Inną opcją jest zimny strumień: między ciałami niebieskimi unoszą się włókna wodoru, które można wciągnąć do środka potencjalnej studni, tworząc cechę spadającego gazu.
Model naukowców zakłada, że spadający gaz w tym LAB pochodzi z drugiego scenariusza. Przeanalizowali kształt profilu światła Lyman-alpha, który wskazuje na bardzo małą ilość pyłu metalowego. W astronomii metale są cięższe niż hel. Gwiazdy produkują wszystkie ciężkie pierwiastki we wszechświecie – kiedy eksplodują, wytwarzają pierwiastki metaliczne i rozprzestrzeniają je w przestrzeni międzygalaktycznej.