Úvodní strana  >  Články  >  Vzdálený vesmír  >  Výzkumy v ASU AV ČR (88): Molekulární plyn v „kometárním“ ohonu galaxie

Výzkumy v ASU AV ČR (88): Molekulární plyn v „kometárním“ ohonu galaxie

Pohled na nejbližší okolí galaxie D100 z Hubbleova kosmického dalekohledu, jihovýchodně od D100 je čočková galaxie D99 a jižně slabá galaxie GMP2913. Přes snímek z HST je přeloženo pozorování ohonu této galaxie v oboru Hα z pozemního dalekohledu Subaru.

Vzájemná interakce galaxií v rámci galaktických kup je zdrojem nesčetných témat pro kvalitní výzkum. Pavel Jáchym z ASU, společně s kolegy ze zahraničních institucí, studoval plyn v galaxii D100 z kupy Coma v souhvězdí Vlasy Bereniky, jež za sebou nechává dlouhý a úzký ohon plynu, který byl dynamicky vytržen přímo z galaxie. Pozorování ukazují, že v tomto ohonu překvapivě převažuje molekulární plyn.

Přestože se pohledem na noční oblohu zdá, že typickými objekty ve vesmíru jsou hvězdy, ve skutečnosti je drtivá většina látky uložena v plynu, který nejenže vyplňuje volné prostory v galaxiích, ale nachází se i v mezigalaktickém prostoru. Je-li tento plyn dostatečně hustý, což je obvykle splněno v jádrech hustých galaktických kup, působí na plyn uvnitř galaxií, jež se tímto prostředím pohybují, dodatečným dynamickým tlakem. Vlivem mezigalaktického plynu tedy dochází k vypuzování plynu z galaxie do plynného ohonu, který se táhne do velkých vzdáleností za prolétající galaxií.

Pavel Jáchym z ASU má se studiem plynu v těchto ohonech dlouholetou zkušenost. Tentokrát studoval galaxii D100, jež se nachází poblíž jádra kupy galaxií Coma. Tato kupa patří mezi ty spíše hmotnější, její odhadovaná dynamická hmotnost dosahuje 1015 slunečních hmot. Samotná galaxie D100 je spirální galaxií s příčkou s odhadovanou hmotností 2,1×109 slunečních hmot (MS). Tato galaxie je zajímavá zejména tím, že se za ní táhne opravdu dlouhý ohon obroušeného plynu až do vzdálenosti kolem 50 kpc, jež je současně nebývale úzký, jeho tlouštka v celém průběhu je kolem pouhých 2 kpc, a přímý.

Co je ale hlavním přínosem práce P. Jáchyma a jeho kolegů, je objev molekulárního plynu v tomto dlouhém ohonu. D100 je teprve druhou galaxií, v jejímž ohonu byl zaznamenán molekulární plyn. Pozorování prokazují, že v ohonu spolu koexistuje plyn v nejrůznějších formách, od chladného molekulárního až po velmi horký ionizovaný. Molekulární plyn je nutnou podmínkou pro vznik nových hvězd a studium galaxií jako je D100 tak poskytuje důležité indicie pro otázky vzniku hvězd mimo disky galaxií.

Astronomové tentokrát vycházeli z milimetrových pozorování provedených pomocí 30metrové antény IRAM ve Španělsku. Pozorování probíhalo ve dvou kanálech, v nichž jsou dobře pozorovatelné čáry oxidu uhelnatého, jenž byl použit jako proxy pro stanovení koncentrace molekulárního vodíku. Pozorování byla provedena v sedmi bodech, pokrývajících jak disk galaxie D100, tak dlouhý ohon, a byla pečlivě zpracována s pomocí softwarového balíku určeného pro analýzu dat z tohoto přístroje.

Na pozaďovém snímku ohonu D100 z dalekohledu Subaru jsou vyznačeny kružnicemi pozorovací body, v nichž byly vyhodnocovány slupcové hustoty oxidu uhelnatého. V jednotlivých panelech jsou pak zobrazena spektra dvou pásů CO pro čtyři hlavní pozorovací body, zcela nahoře pak totéž pro těleso galaxie. Autor: Pavel Jáchym
Na pozaďovém snímku ohonu D100 z dalekohledu Subaru jsou vyznačeny kružnicemi pozorovací body, v nichž byly vyhodnocovány slupcové hustoty oxidu uhelnatého. V jednotlivých panelech jsou pak zobrazena spektra dvou pásů CO pro čtyři hlavní pozorovací body, zcela nahoře pak totéž pro těleso galaxie.
Autor: Pavel Jáchym
Jednotlivé pozice v rámci galaxie byly studovány s ohledem na množství chladného molekulárního plynu. Z pozorování tak například vyplývá, že v disku galaxie se nejspíše nachází asi 4,8×108 MS molekulárního vodíku, ve vnitřní části ohonu pak kolem 3×108 MS, ve střední části 2,8×108 MS a ve vzdálenosti 30 kpc od galaxie asi 1,9×108 MS molekulárního vodíku. V samotné okrajové části ve vzdálenosti 45 kpc od galaxie pak nalezneme asi 2,6×107 MS téže látky. Z těchto měření byla odhadnuta celková hmotnost molekulárního vodíku v galaktickém ohonu větší než 109 MS, což je o řád více, než je odhadnuté množství horkého ionizovaného plynu. Chladný molekulární plyn je tedy dominantní komponentou ohonu, což je překvapivé.

Otázkou zůstává, jak se tento chladný molekulární plyn v ohonu vůbec objevil, neboť přímo z galaxie nejspíše odloučen být nemohl a navíc okolní prostředí kupy je vyplněno žhavým plynem, jak prozrazují rentgenová pozorování. Autoři se domnívají, že molekulární plyn vznikl až v ohonu ochlazením původně horké komponenty, a to působením rázových vln vzniklých při interakci. Značně protáhlý tvar ohonu naznačuje, že galaxie D100 je v pozdním vývojovém stádiu a obrušování galaktického plynu v mezigalaktickém prostředí tedy již probíhá dlouho. Kinematika chladného plynu, ve srovnáním s horkým, ukazuje systematický posun, přičemž kompaktní hustá jádra obsahující molekulární plyn se pohybují přibližně o 30 km/s pomaleji než horký difúzní okolní plyn, což je pravděpodobně způsobeno rozdílnými momenty setrvačnosti těchto objektů. Přestože se v ohonu galaxie D100 nachází velké množství chladného molekulárního plynu, efektivita hvězdotvorby je zde velice nízká, v úrovni 4×10-4 MS/rok. V disku galaxie naproti tomu vznikne přibližně 2,3 MS nových hvězd za rok.

Poněkud překvapivé výsledky Pavla Jáchyma a jeho kolegů však především poukazují na důležitost studia dynamiky galaxií ve více oborech spektra, od oborů rentgenových až po rádiové. Každá z těchto spektrálních oblastí vypovídá o jiném typu látky a teprve jejich posouzení společně může přinést nové vhledy do chemismu vesmíru na kiloparsekových škálách.

REFERENCE

Jáchym, P. a kol., Molecular Gas Dominated 50 kpc Ram Pressure Stripped Tail of the Coma Galaxy D100, Astrophysical Journal 839 (2017) article id. 114, preprint arXiv:1704.00824

KONTAKT

Mgr. Pavel Jáchym, Ph. D.
Oddělení galaxií a planetárních systémů Astronomického ústavu AV ČR
Email: pavel.jachym@asu.cas.cz

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Oddělení galaxií a planetárních systémů ASU AV ČR

Převzato: Astronomický ústav AV ČR, v.v.i.



O autorovi

Michal Švanda

Michal Švanda

Doc. Mgr. Michal Švanda, Ph. D., (*1980) pochází z městečka Ždírec nad Doubravou na Českomoravské vrchovině, avšak od studií přesídlil do Prahy a jejího okolí. Vystudoval astronomii a astrofyziku na MFF UK, kde poté dokončil též doktorské studium ve stejném oboru. Zabývá se sluneční fyzikou, zejména dynamickým děním ve sluneční atmosféře, podpovrchových vrstvách a helioseismologií a aktivitou jiných hvězd. Pracuje v Astronomickém ústavu Akademie věd ČR v Ondřejově a v Astronomickém ústavu Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy v Praze, kde se v roce 2016 habilitoval. V letech 2009-2011 působil v Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung v Katlenburg-Lindau v Německu. Astronomií, zprvu pozorovatelskou, posléze spíše „barovou“, za zabývá od svých deseti let. Před začátkem pracovní kariéry působil v organizačním týmu Letní astronomické expedice na hvězdárně v Úpici, z toho dva roky na pozici hlavního vedoucího. Kromě astronomie se zajímá o letadla, zejména ta s více než jedním motorem a řadou okýnek na každé straně. Více o autorovi na jeho webových stránkách svanda.astronomie.cz.

Štítky: Galaxie, Galaxie D100, Molekulární plyn, Astronomický ústav AV ČR


30. vesmírný týden 2017

30. vesmírný týden 2017

Přehled událostí na obloze od 24. 7. do 30. 7. 2017. Měsíc po novu dorůstá k první čtvrti. Jupiter je večer už jen nízko a Saturn je za soumraku nad jihem. Nad ránem je Neptun nad jihem, Uran na jihovýchodě a nízko na severovýchodě jasná Venuše. Aktivita Slunce je opět nízká, skvrna zapadla. Přelety ISS budou tento týden vidět už i večer. V rubrice 100 pozorování najdeme upozornění na maximum meteorického roje Delta Akvaridy. K ISS by měla odstartovat kosmická loď Sojuz MS-05.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

Trojice galaxií v Draku

Titul Česká astrofotografie měsíce za červen 2017 obdržel snímek „Trojice galaxií v Draku“, jehož autorem je Jan K. Žehrovický. Souhvězdí Draka nenalezne na obloze každý. A to je to přitom souhvězdí velmi velké, nebo spíše dlouhé, obtočené okolo Velké a Malé Medvědice. Dokonce je viditelné po

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

ISS

Další informace »