Novinky

Na čem pracujeme: Záhada původu oblaků vodíku v kupě galaxií v Panně

Oblaka neutrálního vodíku jsou důležitými svědky dynamického dění ve vesmíru. Jednak se stávají oblastmi tvorby nových hvězd, jednak mohou dokumentovat historii dynamického působení mezigalaktického okolí na hvězdné ostrovy. Rhys Taylor z ASU byl členem mezinárodního týmu, který vyšetřoval sedmici oblaků neutrálního vodíku pozorovanou radioteleskopem Arecibo v kupě galaxií v Panně.

Práce vlastně prezentuje první výsledky započaté přehlídky struktur neutrálního vodíku v souhvězdí Panny. Souhvězdí Panny a zejména sem se promítající obří kupa galaxií je na obloze jedinečným místem pro hledání struktur neutrálního vodíku, které nejsou spojeny s protějšky viditelnými v optické oblasti spektra. Nová prohlídka WAVES (Widefield Arecibo Virgo Extragalactic Survey) navazuje na podobné prohlídky realizované v minulosti. V nich bylo v této oblasti zaznamenáno několik vodíkových oblaků s ne zcela jasným původem.

Sada pozorování použitá pro analýzu v představovaném článku byla radioteleskopem Arecibo, pevnou anténou s průměrem 300 metrů, pořizována od ledna 2017 do března 2018. Bohužel tato řada pozorování byla v září 2017 přerušena řáděním hurikánu Maria, které se projevilo změnou zisku anténní soustavy. To vyžadovalo opatrnější postupy při tvorbě finálního datového produktu. Škála radiových toků byla ověřována proti předchozím pozorováním stejné oblasti s využitím patnácti jasně identifikovatelných rádiových zdrojů v zorném poli projektu. Získané rádiové mapy bylo také zapotřebí korigovat na tvar rádiového paprsku a výskyt vedlejších citlivostních laloků. Tyto korekce a kalibrace směřující ke vzniku rádiové mapy v absolutních jednotkách jsou důležité, pokud mají být z radiových map odvozeny parametry mezihvězdného prostředí.

Z toho například vyplývá, že celkové množství neutrálního vodíku zaznamenané přehlídkou WAVES odpovídá 1,3 miliardám hmotností Slunce, což je více než dvojnásobná hodnota než byla zjištěna v předchozích pracích. Nekonzistence ale zřejmě vyplývá z toho, že předchozí autoři jednoduše sečetli odvozené hmotnosti jednotlivých výrazných struktur, zatímco Rhys Taylor a jeho spolupracovníci vzali v úvahu i rádiovou emisi menších a rozptýlených zdrojů. Měření individuálních oblaků jsou s předchozími pracemi konzistentní.

Rádiová data jsou prezentována ve formě trojrozměrných datových kostek, dvě dimenze odpovídají pozici, třetí pak radiální rychlosti. To umožňuje vyšetřovat podrobněji genetické souvislosti mezi jednotlivými oblaky a také rozpoznávat podrobnosti, které předchozím prohlídkám unikaly.

Autoři se také věnovali otázce původu zaznamenaných vodíkových mračen. K otestování jsou k dispozici hned dvě hypotézy. Jednak by původcem mohlo být slapové působení jednotlivých galaxií, nebo by mohlo jít o oblaky odtrhané náporovým tlakem při pohybu galaxií mezigalaktickým plynem.

První hypotézu lze na základě dostupných pozorování prakticky vyloučit. Množství plynu, které je v oblasti zaznamenáno, by muselo znamenat interakci s obří galaxií s hmotností několika desítek miliard hmotností Slunce. Taková galaxie ale není v kupě k dispozici. Alternativně by mohlo jít o blízkou interakci dvou menších galaxií, ale při takové by musel být slapově vytrháván nejen plyn, ale i hvězdy, a o tom nejsou pozorovací důkazy.

Plyn má tedy zřejmě svůj původ v dynamické interakci některé z galaxií v kupě s mezigalaktickým plynem. Podezřelými mohou být galaxie NGC 4445, NGC 4424 a NGC 4522. Z analýzy vzájemných pohybů struktur plynu a této podezřelé trojice vyplývá, že je vysoce nepravděpodobné, že by původcem mohla být NGC 4522. Ze zbývající dvojice je nadějnější NGC 4445, která tlakem okolní látky přišla o téměř veškerou plynnou složku, i když i tento závěr je s velkým otazníkem. Hmotnostní poměry jsou totiž takové, že téměř veškerý plyn náporem odtrhaný z NGC 4445 by se musel stát základem pro pozorované plynné oblaky. To je značně neobvyklé, v podobných situacích se totiž takto konvertuje jen asi 20 % ztracené látky. Pokud je NGC 4445 skutečně původním vlastníkem pozorovaného neutrálního vodíku v kupě, je buď efektivita fázové přeměny v tomto případě výjimečně vysoká, nebo tato galaxie původně obsahovala nezvykle vysoké procento plynné složky. Další pozorování a analýzy by snad mohly tuto záhadu více objasnit.

Michal Švanda

Citace práce

Robert F. Minchin, Rhys Taylor a kol., The Widefield Arecibo Virgo Extragalactic Survey. I. New Structures in the ALFALFA Virgo 7 Cloud Complex and an Extended Tail on NGC 4522, Astronomical Journal 158 (2019) article id. 121, preprint arXiv:1907.07217.

Kontakt: Dr. Rhys W. Taylor, PhD, rhysyt@gmail.com