Tämä artikkeli on vierasviestin kirjoittanut Anna Ho, joka tutkii parhaillaan Linnunradan tähtiä yhden vuoden Fulbright-stipendin kautta Max Planckin tähtitieteen instituutissa (MPIA) Heidelbergissa, Saksassa.
Linnunradalla syntyy vuosittain keskimäärin seitsemän uutta tähteä. Kaukaisessa galaksissa GN20 syntyy joka vuosi hämmästyttävä keskimäärin 1850 uutta tähteä. "Kuinka", "saatat kysyä nöyrästi galaktisen kodimme puolesta," hallitseeko GN20 1850 uutta tähteä, kun Linnunrata vie yhden? "
Tähän vastaamiseksi katsomme mieluiten yksityiskohtaista katsausta GN20: n tähtitarhoihin ja yksityiskohtaista katselua Linnunradan tähtitarhoihin ja nähdäksesi mikä tekee entisestä niin paljon tuottavamman kuin jälkimmäinen.
Mutta GN20 on yksinkertaisesti liian kaukana yksityiskohtaisesta ilmeestä.
Tämä galaksi on niin kaukana, että sen valolta kului kaksitoista miljardia vuotta saavuttaaksesi kaukoputkimme. Esimerkiksi, maa itse on vain 4,5 miljardia vuotta vanha ja maailmankaikkeuden uskotaan olevan noin 14 miljardia vuotta vanha. Koska valo vaatii matkustamista, avaruuteen katseleminen tarkoittaa ajalle taaksepäin katsomista, joten GN20 ei ole vain kaukainen, vaan myös hyvin muinainen galaksi. Ja viime aikoihin asti tähtitieteilijöiden visio näistä kaukaisista, muinaisista galakseista on ollut epäselvä.
Mieti, mitä tapahtuu, kun yrität ladata videota hitaalla Internet-yhteydellä tai kun lataat matalan resoluution kuvan ja venytä sitä. Kuva pikselöidään. Mistä ihmisen kasvot tulivat, muutama ruutu: pari ruskeaa neliötä hiuksille, pari vaaleanpunaista neliötä kasvoille. Matalan tarkkuuden kuvan avulla on mahdotonta nähdä yksityiskohtia: silmät, nenä, ilme.
Kasvot sisältävät paljon yksityiskohtia ja galaksissa on monipuolisia tähtitarhoja. Mutta huono resoluutio, seurauksena pelkästään siitä, että muinaiset galaksit, kuten GN20, on erotettu kaukoputkeistamme suurilla kosmisilla etäisyyksillä, on pakottanut tähtitieteilijät hämärtämään kaiken tämän rikkaan tiedon yhteen pisteeseen.
Tilanne on täysin erilainen kotona Linnunradalla. Tähtitieteilijät ovat pystyneet vertaamaan syvälle tähtitaivareihin ja todistamaan tähtien syntymää upealla yksityiskohdalla. Vuonna 2006 Hubble-avaruusteleskooppi otti tämän ennennäkemättömän yksityiskohtaisen toimintataulun tähtien syntymästä Orionin udoksen sydämeen, joka on yksi Linnunradan kuuluisimmista tähtitarhoista:
Tässä kuvassa on yli 3000 tähteä: Hehkuvat pisteet ovat vastasyntyneitä tähtiä, jotka ovat äskettäin syntyneet kookoneistaan. Tähtikookongit on valmistettu kaasusta: tuhannet näistä kaasukookoneista sijaitsevat valtavissa kosmisissa taimitarhoissa, joissa on runsaasti kaasua ja pölyä. Tuon Hubble-kuvan keskialue, jota ympäröi kuplan näköinen, on niin selkeä ja kirkas, koska sisällä olevat massiiviset tähdet ovat puhalleneet pois pölyn ja kaasun, josta he ovat väärennettyjä. Majesteettiset tähtitarvikkeet ovat hajallaan kaikkialla Linnunradalla, ja tähtitieteilijät ovat onnistuneet avaamaan ne vapaasti, jotta ymmärtäisivät kuinka tähtiä tehdään.
Taimitarhojen havaitseminen sekä täällä kotona että suhteellisen läheisissä galakseissa on mahdollistanut tähtitieteilijöiden hyvät harppaukset ymmärtääkseen tähtien syntymää yleensä: ja mikä erityisesti tekee yhden lastentarhan tai yhden tähdenmuodostusalueen “paremmaksi” tähtiä rakentaessa kuin toisen. Vastaus näyttää olevan: kuinka paljon kaasua on tietyllä alueella. Enemmän kaasua, nopeampi tähtien syntymä. Tätä suhdetta kaasutiheyden ja tähtien syntymän välillä kutsutaan Kennicutt-Schmidtin lakiksi. Vuonna 1959 hollantilainen tähtitieteilijä Maarten Schmidt esitti kysymyksen siitä, kuinka kaasun tiheyden lisääntyminen täsmällisesti vaikuttaa tähtien syntymiseen, ja neljäkymmentä vuotta myöhemmin amerikkalainen kollega Robert Kennicutt käytti vastauksena hänelle esimerkkiä siitä, kuinka tieteelliset vuoropuhelut voivat kattaa vuosikymmeniä. .
Kennicutt-Schmidtin lain ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää tähtien muodostumisen ja jopa galaksien kehittymisen määrittämisessä. Yksi peruskysymys on, onko olemassa yksi sääntö, joka hallitsee kaikkia galakseja, vai hallitseeko yksi sääntö galaktista naapurustomme, mutta toinen sääntö hallitsee kaukaisia galakseja. Erityisesti kaukaisten galaktien perhe, joka tunnetaan nimellä “tähtipurkavat galaksit”, näyttää sisältävän erityisen tuottavia taimitarhoja. Näiden kaukaisten, erittäin tehokkaiden tähtitehtaiden leikkaaminen merkitsisi galaksien koettamista sellaisena kuin ne olivat aiemmin, lähellä universumin alkua.
Kirjoita GN20. GN20 on yksi kirkkaimmista ja tuottavimmista näistä tähtimurtavista galakseista. Aikaisemmin pikselöity piste tähtitieteilijöiden kuvissa, GN20: sta on tullut esimerkki teknologisen kyvyn muutoksesta.
Joulukuussa 2014 kansainvälinen tähtitieteilijäryhmä, jota johti tohtori Jacqueline Hodge Yhdysvaltain kansallisesta radioastronomian observatoriosta ja joka koostui astronomista Saksasta, Iso-Britanniasta, Ranskasta ja Itävallasta, pystyi rakentamaan ennennäkemättömän yksityiskohtaisen kuvan tähtitarvikkeet GN20: ssa. Heidän tuloksensa julkaistiin aiemmin tänä vuonna.
Avain on tekniikka, jota kutsutaan interferometriaksi: yhden kohteen tarkkailu monien kaukoputkien kanssa ja kaikkien teleskooppien tietojen yhdistäminen yhden yksityiskohtaisen kuvan muodostamiseksi. Dr. Hodgen ryhmä käytti joitain maailman hienostuneimmista interferometreistä: Karl G. Jansky erittäin suuri ryhmä (VLA) New Mexico-autiomaassa ja Plateau de Bure -interferometri (PdBI) 2550 metriä (8370 jalkaa) merenpinnan yläpuolella. tasolla Ranskan Alpeilla.
Näiden interferometrien ja Hubble-avaruusteleskoopin tietojen avulla he muuttivat yhden pisteen seuraavaksi yhdistelmäkuvaksi:
Tämä on väärä värikuva, ja jokainen väri tarkoittaa galaksin eri komponenttia. Sininen on ultraviolettivaloa, jonka Hubble-avaruusteleskooppi on vanginnut. Vihreä on kylmä molekyylikaasu, kuvannut VLA. Ja punainen on lämmin pöly, jota kuumentaa tähden muodostuminen, jota se peittää, PdBI: n havaitsema.
Yhden pikselin jakaminen moniin antoi joukkueelle mahdollisuuden todeta, että GN20: n kaltaisessa tähtipurskaisessa galaksissa sijaitsevat lastentarhat ovat pohjimmiltaan erilaisia kuin Linnunradan kaltaisessa “normaalissa” galaksissa. Koska sama kaasumäärä, GN20 voi hankkia suuruusluokkaa enemmän tähtiä kuin Linnunrata voi. Sillä ei ole yksinkertaisesti enemmän raaka-ainetta: se on tehokkaampi muodostaa tähtiä siitä.
Tällainen tutkimus on tällä hetkellä ainutlaatuinen GN20: n ääritapauksessa. Se on kuitenkin yleisempi uuden sukupolven interferometreissä, kuten Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA).
Sijaitsee 5000 metriä (16000 jalkaa) korkealla Chilen Andilla, ALMA on valmis muuttamaan tähtitieteilijöiden käsitystä tähtien syntymästä. Huipputeknologiset kaukoputket antavat tähtitieteilijöille mahdollisuuden tehdä sellaista yksityiskohtaista tiedettä etäisten galaksien kanssa - varhaisen maailmankaikkeuden muinaiset galaksit, joiden aikoinaan ajateltiin olevan mahdollista vain paikalliselle naapurustollemme. Tämä on ratkaisevan tärkeää fyysisten lakien tieteellisessä pyrkimyksessä, koska tähtitieteilijät voivat testata teoriansa naapurimaitamme ulkopuolella, avaruudessa ja takaisin ajan kuluessa.
