Pył międzygwiazdowy, tworzenie się gwiazd i galaktyki

Modele przewidują, że galaktyki powstają podczas hierarchicznych zderzeń w ramach stopniowego gromadzenia się sąsiednich galaktyk. Oddziaływania gazu i pyłu powodują rozpoczęcie tworzenia się gwiazd. Masywne wczesne galaktyki eliptyczne są jednak pozbawione dużych ilości chłodnego pyłu i gazu i są definiowane przez swoje stare populacje gwiazd.

Finansowany ze środków UE zespół badawczy przeanalizował proponowane rozwiązanie tego problemu w ramach projektu "Galaxy evolution: solving the hierarchy problem with powerful AGN" (THE HIERARCHY PROBE). W pracach wykorzystano dostęp do najnowszych obserwacji kosmosu pochodzących z Obserwatorium Kosmicznego Herschela, a także posłużono się wyrafinowanymi technikami analitycznymi.

Galaktyki aktywne (AGN) to supermasywne czarne dziury znajdujące się w jądrach galaktyk, emitujące krótkie ale bardzo intensywne dżety cząstek elementarnych. Uważano je za najbardziej prawdopodobnych kandydatów jeśli chodzi o hamowanie formowania się gwiazd, ale uczeni nie znali bezpośredniej zależności między AGN a powstawaniem gwiazd.

Pył jest najlepszym wskaźnikiem formowania się gwiazd, ponieważ pochłania on promieniowanie pochodzące z młodych gorących gwiazd i oddaje je w postaci fal podczerwonych. AGN mogą jednak także rozgrzewać pył. Dzięki priorytetowemu dostępowi i 29 godzinom pracy w ramach programu "Must Do" w Obserwatorium Herschela poświęconym badaniom fotometrycznym na długościach fal obejmujących wiele różnych rodzajów i temperatur pyłu, zespół uzyskał przekonujące dowody łączące AGN z brakiem powstających gwiazd.

Po raz pierwszy dane umożliwiły uogólnienie całej populacji galaktyk. Uczeni wykazali, że galaktyki z AGN, w których aktywność dżetów dominuje w widmach emisyjnych, posiadają stosunkowo duże ilości pyłu w porównaniu z tymi bez AGN, ale formowanie się gwiazd jest w nich wyhamowane. Około 15% z nich posiada jeszcze więcej pyłu niż galaktyki intensywnie formujące gwiazdy. Modele fizyczne pyłu oparte na widmie pozwolą na uzyskanie wiarygodnych i w pełni empirycznych szablonów rozkładu energii w AGN.

Uczeni uzyskali przekonujące dowody łączące AGN o intensywnej aktywności dżetów z hamowaniem formowania się gwiazd. Dalsze prace z pewnością dostarczą kolejnych danych, które będą mogły posłużyć innym zespołom do rozwinięcia koncepcji projektu THE HIERARCHY PROBE.