7 Minutės
Matoma beveik iš krašto, NGC 4388 primena skriejančią galaktiką: plonas, tamsus diskas su švytinčia uodega, besidriekiančia už nugaros. Hubble teleskopo naujausios stebėjimų mozaikos šią uodegą išryškina — tai ne vien vizualus įdomumas, bet ir aiškus įrašas apie galaktikos keitimąsi dėl aplinkos poveikio. Tai, kas atrodo kaip švelnus plunksnos pavidalo pelenas, iš tiesų yra smurto padarinys, veikęs dešimtis tūkstančių šviesmečių.
Ką atskleidžia nuotrauka
NGC 4388 yra maždaug už 60 milijonų šviesmečių Virgos spiečiuje — artimiausiame dideliame galaktikų klasteryje nuo Paukščių Tako. Iš mūsų stebėjimo taško galaktika pasislinkusi beveik „kraštiniu“ kampu, todėl matomi sluoksniai ir struktūros, kurios būtų paslėptos atviresniame, „veidu į mus“ vaizde. Nauji, daugiabangsniai Hubble duomenys atskleidžia jonizuotų dujų srautą, besitęsiantį nuo galaktikos centro link kadro apatiniame dešiniajame kampe — ilgą, švytinčią pėdsaką, kuris nebuvo aiškus ankstesniuose leidimuose.
Kodėl spiralinė galaktika palieka tokią uodegą? Paprasčiausias paaiškinimas prasideda nuo spiečiaus nematomos atmosferos. Tarp Virgos spiečiaus narių esanti erdvė nėra tuščia: ją užpildo labai karšta, labai išsisklaidžiusi plazma, vadinama tarpspiečiaus terpė (angl. intracluster medium, ICM). Kai NGC 4388 lėkteli per šią terpę dideliu greičiu, išorinė dinaminė įtampa ir slėgis išplėšia tarpžvaigždinį dujų sluoksnį iš galaktikos disko — procesą, kurį astronomai dažnai vadina ram–pressure stripping (stūmos slėgio nuplėšimu). Išplautas dujų kiekis neišnyksta; jis susitelkia į besiklostančią debesį ar juostą, kuri fiksuoja galaktikos judėjimo kryptį ir pastarųjų milijonų metų istoriją.
Virgos spiečiaus aplinka ir sąveikos mastas
Virgos spiečius yra sudėtinga ir dinamiška aplinka: jame skirtingos galaktikos juda skirtingomis orbitomis, o tarp jų cirkuliuoja plazma su temperatūromis nuo kelių iki dešimčių milijonų laipsnių Celsijaus. Toks karštas ICM spinduliuoja daugiausia rentgeno diapazone ir sukuria dinaminę terpę, kurioje galaktikos patiria slenkstines jėgas. Ram–pressure efektas priklauso nuo galaktikos greičio santykinai ICM, dujų tankio toje vietoje ir galaktikos gravitacinio polinkio išlaikyti savo dujas (t. y. masės ir disko struktūros). NGC 4388 yra tinkamas pavyzdys, nes jos orientacija, judėjimo greitis ir aktyvumas centre kartu daro poveikį matomam uodegos ilgiui ir šviesumui.
Be „nuplėšimo“ efekto, klasteryje taip pat gali vykti kitaip susietos sąveikos: gravitaciniai potraukiai (tidalinės sąveikos) su kaimyninėmis galaktikomis, sąveikos su mažesnėmis palydovinėmis struktūromis ir galaktikų sankaupos, kuriose susidaro skirtingi sūkuriai ICM. Visi šie veiksniai gali koreguoti, kiek ir kur iš galaktikos išsiveržia dujos.
Kodėl dujos švyti ir kodėl tai svarbu
Švytėjimas, kurį matome iš išplautos medžiagos, nėra tik estetinė detalė — tai diagnostinis signalas, leidžiantis suprasti fizines sąlygas ir procesus. Netoli galaktikos centro jonizuotą medžiagą gali apšviesti aktyvus branduolys (AGN) — supermasyvi juodoji skylė, intensyviai „maitinanti“si aplinkinių dujų kiekiu. Branduolio spinduliuotė gali ionizuoti ir pašildyti aplinkines dujas, todėl jos skleidžia specifines spektrines linijas, kurias galima aptikti optiniame ir ultravioletiniame diapazone.
Toliau nuo centro švytėjimo priežastys gali būti kitokios: išplautos dujos smarkiai susiduria su ICM, sukeldamos smūgines bangas ir šilumos perdavimą. Tokie smūgiai (shock heating) sujaudina atomus ir jonus, priversdami juos spinduliuoti matomose ir UV bangose. Hubble, suderinus stebėjimus per skirtingus filtrus, sugeba atskirti įvairius emisijos komponentus — pavyzdžiui, stiprias Hα emisijas, deguonies [O III] linijas ar UV šviesą, kurios rodo skirtingus jonizacijos mechanizmus ir temperatūras.
Spektrinės linijos ir diagnostika
Tyrinėdami emisines linijas, astronomai gali nustatyti medžiagos jonizacijos laipsnį, tankį, temperatūrą ir net judėjimo greitį pagal Doplerio poslinkius. Hα linija (656.3 nm) dažnai rodo šalto vandenilio buvimą ir žvaigždžių formavimąsi, o [O III] linijos gali signalizuoti aukštos energijos jonizaciją, susijusią su AGN arba stipriais smūgiais. UV emisija kartais atskleidžia karščiausias, labiausiai jonizuotas dalis, kurios gali būti silpniau matomos tik optinėje šviesoje.
Tokios diagnostikos leidžia išskirti, ar uodegos švytėjimą daugiausia varo juodosios skylės spinduliuotė, ar smūginė šiluma, arba abu procesai veikia kartu. Pavyzdžiui, linijų santykiai (pvz., [O III]/Hβ arba [N II]/Hα) ir jų erdvinis išsidėstymas padeda atskirti AGN jonizacijos zoną nuo plataus masto šokų, kuriuos sukuria sąlytis su ICM.
Aplinkos reikalai: kaip prarastos dujos keičia galaktikų likimą
Vienas svarbiausių šio tipo stebėjimų poveikių yra jų indėlis į supratimą apie galaktikų evoliuciją spiečiuose. Vėsių dujų netekimas reiškia, kad galaktika praranda kurą naujų žvaigždžių formavimui. Per ilgą laiką kartotini „nuplėšimo“ įvykiai gali pavirsti transformacija: anksčiau aktyviai žvaigždėjančios spiralės tampa dujų neturinčiais, „ramiais“ (quiescent) objektais, panašesniais į elipsines galaktikas ar lentynas be aktyvaus žvaigždžių gimdymo.
Šį procesą astronomijoje vadiname aplinkos (environmental) nutildymu arba „quenching“. NGC 4388 stebėjimai suteikia gyvą pavyzdį, kaip klasterio reiškiniai — ICM dinamikos, greiti judesiai ir branduolio aktyvumas — kartu formuoja galaktikų gyvenimo ciklą. Tokie duomenys ypač vertingi, kai juos deriname su teoriniais modeliais ir skaitmeninėmis simuliacijomis, leidžiančiomis įvertinti, per kiek laiko ir kokiomis sąlygomis galaktika praranda reikšmingą dalį savo šalto dujų rezervo.
Derinimas su kitomis tiriamomis priemonėmis
Hubble daugiabangsniai vaizdai dažnai derinami su kitų observatorijų duomenimis: rentgeno observatorijų (pvz., Chandra ar XMM-Newton) stebėjimais ICM terminei savybei nustatyti, radijo observatorijų (JVLA, ALMA) tam, kad aptikti šaltas molekulines dujas ir jų judėjimą, bei žemų bangų spektrinėmis priemonėmis, kurios gali parodyti senesnes, plėtimosi bangas. Tokia daugiaplatforminė prieiga leidžia detalizuoti procesus: pavyzdžiui, ar išplautas dujų debesis sudarytas iš karšto plazminio komponento, ar jis taip pat turi tankių molekulinių debesų, kurie galėtų tęsti žvaigždžių formavimąsi tame buvusios galaktikos „liežuvyje“.
Be to, stebint NGC 4388 per ilgą laiką, galima fiksuoti dinaminius pokyčius — uodegos formos transformacijas, emisijos intensyvumo svyravimus ar naująsias sąveikas su netoliese esančiomis struktūromis. Tokie laiko eigos stebėjimai (monitoringas) suteikia protingą pagrindą modeliams, kurie bando prognozuoti galaktikos evoliuciją spiečiuje per milijardus metų.
NGC 4388 švytinti uodega ryškiai primena, kad galaktikos nėra atskiros salos — jos yra dinamiško, tankaus ir tarpusavyje susijusio kosminio ekosistemos dalis.
Kol instrumentai ir toliau gilina stebėjimus tokiuose spiečiuose kaip Virgos, kiekviena nauja nuotrauka tikslina mūsų supratimą, kaip didelio masto aplinka skulptuoja galaktikų gyvenimo ciklus — ir kaip kartais erdvė, per kurią jos juda, palieka švytintį įrašą apie praeities smurtą.
Šiame straipsnyje pateikta analizė remiasi naujausiomis Hubble tarybinių programų tendencijomis ir moksliniais principais, plačiai naudojamais šiuolaikinėje astrofizikoje: tarpspiečiaus terpės (ICM) poveikio galaktikoms, AGN-paskatintos jonizacijos, smūginių procesų (shock heating) ir aplinkos quenching mechanizmų. Tolimesni darbai sieks sujungti Hubble vizualizacijas su rentgeno, radijo ir infraraudonųjų spindulių duomenimis, kad būtų galima išgauti pilnesnį vaizdą apie medžiagos praradimą ir jos tolimesnį pasiskirstymą Virgos spiečiaus viduje.
Galiausiai verta paminėti, kad kiekvienas atvejis yra unikalus: NGC 4388 complementuoja kitus pastebėtus spiečiaus „uodegų“ pavyzdžius ir padeda sukurti reprezentatyvesnį modelį, kuriame įtraukiami tiek galaktikos vidiniai veiksniai (masė, disko tankis, AGN aktyvumas), tiek išorinės įtakos (ICM tankis, spiečiaus dinaminė būsena, kaimyninės galaktikos). Tokiu būdu stebėjimai prisideda prie platesnio supratimo apie galaktikų transformaciją itin tankiose kosminėse vietose.
Šaltinis: scitechdaily
Palikite komentarą