6 Minutės
Maždaug už 70 milijonų šviesmečių nuo Žemės esanti spiralė galaktika NGC 6951 pateikia gyvą pamoką apie tai, kaip galaktinės struktūros lemia žvaigždžių formavimąsi. Naujausias Hubble (HST) stebėjimas atskleidžia švytintį aplink branduolį esantį žiedą, kuriame į centrą tekantys dujų srautai sukelia tikras naujų žvaigždžių bangas. Tokios detalios Hubble nuotraukos leidžia ne tik vizualiai išskirti struktūras, bet ir kvantifikuoti vietinius žvaigždžių formavimo rodiklius bei vertinti, kaip dujos, dulkių juostos ir žvaigždžių klasteriai sąveikauja branduolio aplinkoje.
Juostinė spiralė su švytinčiu centru
NGC 6951 randama Cepėjo (Cepheus) žvaigždėkloje ir yra puikus juostinės spiralės (barred spiral) pavyzdys: plačios spiralės vijos, nusėtos mėlynais jaunaisiais žvaigždžių telkiniais ir raudonomis emisijos nebulomis, tamsių dulkių juostelės ir ryški, vyresnė žvaigždžių populiacija susitelkusi link centro. Centrinė zona atrodo pailga — tai ženklas apie lėtai besisukančią žvaigždinę juostą (bar), kuri pertvarko dujų ir žvaigždžių judėjimą per diską. Tokia juosta nėra tik kosmetinė savybė: ji dinamiškai peradresuoja orbitalius trajektorijas ir formuoja zonas, kur dujos susikaupia ir kondensuojasi.
Juosta veikia panašiai kaip milžiniškas kosminis konvejerio juostos mechanizmas: ji nutempia šaltas molekulines dujas iš spiralinių sparnų link galaktikos centro. Ten, kur srautas sulėtėja arba susidaro rezonansiniai regionai, susidaro sąlygos dujoms užstovėti ir susikaupti — taip formuojasi aplink branduolį esantis žiedas, dažnai pastebimas kaip blyškiai melsvai baltas švytėjimas optiniame diapazone. Hubble didelės skiriamosios gebos vaizdai ryškiai atskleidžia tiek patį žiedą, tiek tamsias dulkių juostas, kurios seka dujų kelią palei juostą ir maitina centrinę sritį.
Aplink branduolį esantis žiedas: intensyvus žvaigždžių darželis
Žiede, kurio skersmuo siekia apie 3 800 šviesmečių, susidaro palankios sąlygos aktyviam žvaigždžių formavimui. Hubble stebėjimai identifikavo daugiau nei 80 kandidatinių žvaigždžių klasterių, įterptų į šį žiedą, iš kurių daugelis yra jaunesni nei 100 milijonų metų. Tai rodo, kad žiedas nuolat gamina naujas žvaigždžių kartas, o amžiaus įverčiai pagal fotometrinius ir spektroskopinius duomenis leidžia daryti prielaidą: žiedas yra stabilus ir veiklus bent maždaug 1–1,5 milijardo metų, per kurį susidarė kelios žvaigždžių kartos.
Tokio tipo aplinkbranduoliniai (cirkumnukleariniai) žiedai yra detalesni tyrimų poligonai — čia susikaupia milžiniškos masės molekulinių dujų, kurios didina vietinius žvaigždžių formavimosi tempus ir tuo pačiu gali reguliuoti, kiek medžiagos pasiekia supermasyvų centrą. Palyginus įvairių bangų ilgių stebėjimus (optika, artima IR, radijas, CO linijos), mokslininkai gali įvertinti žiedo molekulinį tankį, turbulencijos lygį ir molekulinės masės pavienėms sritims klasteriuose. Dėl tokio koncentracijos lygio NGC 6951 taip pat tapo patraukliu objektu transientų paieškų programoms: per laiką joje registruota penkios arba šešios supernovės, kurios suteikia tiesioginius duomenis apie masyvių žvaigždžių evoluciją įvairiuose žiedo mikroaplinkose.
Reikšmė šiam reiškiniui yra daugiasluoksnė: aplinkbranduoliniai žiedai leidžia suprasti galaktikos sukimąsi, rezonansinius procesus (pvz., vidinius Lindblado rezonansus — ILR), dujų prieinamumo ir žvaigždžių formavimo sąveikas bei centrinių juodųjų skylių akrecijos tiekimo mechanizmus. Tokios struktūros perteikia informaciją apie vidinius galaktikos dinaminius procesus, kurie gali skirtis nuo tų, kuriuos inicijuoja išorinės sąveikos ar galaktikų susidūrimai.
Ką Hubble ir astronomai atranda studijuodami NGC 6951
Pakartotinės Hubble stebėjimų kampanijos žemėlapiuoja dulkių pasiskirstymą, nustato klasterių amžių ir stebi kintamas reiškinius NGC 6951 branduolyje. Tokie stebėjimai padeda atskirti žvaigždžių formavimą, kurį skatina sekuliarūs procesai (pavyzdžiui, barai ir diskų nestabilumai), nuo žvaigždžių formavimo, suaktyvinamo išorinių įvykių, tokių kaip galaktikų sąveikos ar mažų palydovų įsijungimas. Derinant erdvinę raišką su daugbangiu stebėjimu (optiškai, infraraudonai, radijo dažniuose ir CO linijose), mokslininkai gali įvertinti klasterių mases, skaičiuoti žvaigždžių formavimosi efektyvumą ir modeliuoti, kiek laiko žiedas išliks stabilus prieš jam išsisklaidant ar įsisavinant daugiau dujų.
Techniniai metodai apima fotometrinę analizę HST filtrais (dažnai naudojami F555W, F814W ar kiti broadband filtrai), spektrinę stebėseną su žemės teleskopais, CO ir H I stebėjimus radijo diapazone dujų masėms objektyviai nustatyti bei infraraudonųjų stebėjimų naudojimą dulkių aptikimui. Kiekvienas bangos ilgis prideda vertingą sluoksnį: optika parodo jaunus, žibančius žvaigždžių klasterius; infraraudonieji atskleidžia gynuotą žvaigždžių formavimąsi per dulkių uždangas; radijas ir submilimetriniai tyrimai — molekulinių dujų kiekį ir jų kinetiką. Toks daugialypis požiūris yra būtinas norint suprasti, kaip barai moduliuoja dujų srautus ir kaip šie srautai paverčiami žvaigždžių masėmis.
Įsivaizduokite miestą iš paukščio skrydžio: eismo juostos suplukdo keleivius link stadiono — čia keleiviai yra šaltos dujų debesys, o stadiono žiburiai yra ką tik užgimę žvaigždės. NGC 6951 pateikia tokią kino režisūrą galaktikų mastu: barai (juostos) nukreipia medžiagą, o žiedas koncentruoja tuos srautus, suformuodamas palankias sąlygas intensyviam žvaigždžių formavimui. Hubble nuolat grįžta prie tokio tipo sistemų, nes kiekvienas naujas apsilankymas patikslina mūsų supratimą apie tai, kaip diskai, barai ir žiedai formuoja žvaigždžių populiacijas per milijardus metų. Tai leidžia mokslininkams kurti ir testuoti teorinius modelius ir skaitmenines hidrodinamines simuliacijas, kurios imituoja dujų srautus, gravitacinius sukeliamus nestabilumus ir žvaigždžių grąžą į aplinką per supernovas bei žvaigždžių vėjus.
Be to, analizuodami NGC 6951 astronomai gali vertinti, kaip žiedo susidarymas priklauso nuo galaktikos masės, juostos stiprumo ir kiniškumo parametro (pattern speed). Modeliai rodo, kad žiedai susidaro tose radiuose, kur susiduria skirtingos rezervuarinės orbitos funkcijos — tai dažnai koreliuoja su ILR arba kitomis rezonansinėmis pozicijomis. Ilgalaikės evoliucijos studijos siejamos su tuo, kaip žvaigždžių formavimasis žiede keičia masinę ir spindulinę masės paskirstymo struktūrą, o tai savo ruožtu gali slopinti arba skatinti baro tolesnį vystymąsi.
Trumpai apie praktinę reikšmę: tyrimai, kaip NGC 6951 stebėjimai, prisideda prie platesnio supratimo apie galaktikų evoliuciją, žvaigždžių formavimo mechanizmus ir centrinių juodųjų skylių augimą. Jie padeda nustatyti, kiek medžiagos gali pasiekti branduolį per ilgus laikotarpius ir kaip vietiniai žvaigždžių formavimo įvykiai veikia aplinkos cheminę sudėtį bei dinamiką. Tuo pačiu, stebėjimai apie supernovas NGC 6951 žiede leidžia koreliuoti žvaigždžių mases, amžių ir aplinkos skirtumus su pati supernovų tipų pasiskirstymu, pagerindami modelius apie masyvių žvaigždžių gyvenimo pabaigą.
Šaltinis: scitechdaily
Palikite komentarą