Галактики выбрасывают тяжелые элементы в гало и глубокий космос
AstroNews.ru - 06 Июня 2016 16:05:32
Согласно новому исследованию, проведенному под руководством Колорадского университета в Боулдере, галактики впустую растрачивают огромные объемы тяжелых элементов, образующихся в процессе звездообразования, выбрасывая те на расстояния до миллиона световых лет в окружающие их гало и межгалактическое пространство.
Исследование, недавно опубликованное онлайн в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, показывает, что больше атомов кислорода, углерода и железа находится в вытянутых газовых гало за пределами галактик, чем внутри самих галактик, в результате чего галактики испытывают нехватку сырья для формирования новых звезд и планет.
«Раньше мы полагали, что все эти объемы тяжелых элементов идут на рождение следующих поколений звезд и планетных систем, – говорит Бенджамин Оппенгеймер, научный сотрудник Центра астрономии и астрофизики Колорадского университета в Боулдере и ведущий автор исследования. – Как выясняется, галактики не слишком увлекаются вторичной переработкой».
Принято считать, что практически невидимый резервуар газа, окружающий галактики, известный как ближнее межгалактическое пространство (БМП, circumgalactic medium), играет центральную роль во внешнем обмене веществ галактик, но точный механизм подобного взаимодействия пока неизвестен. Размеры типичной галактики колеблются от 30 000 до 100 000 световых лет, в то время как БМП может растягиваться до миллиона световых лет.
Исследователи использовали данные Cosmic Origins Spectrograph (COS), спектрографа стоимость 70 миллионов долларов, разработанного Колорадским университетом и построенного в Боулдере, штат Колорадо, Ball Aerospace & Technologies Corp, с целью изучения состава БМП.
COS использует ультрафиолетовую спектроскопию для изучения эволюции Вселенной; установлен на космическом телескопе «Хаббл».
Спиральные галактики, как наш Млечный Путь, активно участвуют в звездообразовании и имеют голубоватый цвет, в то время как эллиптические галактики практически не участвуют в звездообразовании и выглядят красными. Оба типа галактик содержат в себе от десятков до сотен миллиардов звезд, образующих тяжелые элементы.
После проведения компьютерного моделирования, исследователи обнаружили, что БМП обоих типов галактик содержит в себе более половины всей массы тяжелых элементов галактики.
«Замечательное сходство галактик в наших симуляциях, над которыми работает команда COS, позволяет нам интерпретировать наблюдения с большей уверенностью», – заявил Роберт Крейн, научный сотрудник Ливерпульского университета имени Джона Мурса, член Королевского общества университетских исследований и соавтор исследования.
Результаты компьютерного моделирования также дают объяснение тому удивительному наблюдению COS, что вокруг эллиптических галактик значительно меньше кислорода, чем вокруг спиральных галактик.
«БМП эллиптических галактик горячее – говорит Йооп Шей, профессор Лейденского университета Нидерландов и соавтор исследования. – Высокие температуры, превышающие миллион градусов по Кельвину, снижают долю иона кислорода O+5, детектируемого COS».
В противоположность этому, температура газа БМП спиральных галактик составляет всего 300 000 градусов Кельвина, что приблизительно в пятьдесят раз горячее поверхности Солнца.
«Чтобы запустить все эти тяжелые элементы в БМП, требуется огромное количество энергии от сверхновых и сверхмассивных черных дыр, – объяснил Оппенгеймер. – Это суровый и длительный процесс, который может занимать более 10 миллиардов лет, что означает, что наблюдаемый нами высокоионизированный кислород в нашей галактике был там еще до рождения Солнца».