Oddziaływanie gwiazd powoduje, że galaktyki są mniej masywne

Wyniki badań zaprezentowano podczas konferencji Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego w Bostonie.

Projekt o nazwie Feedback in Realistic Environments, czyli FIRE, to efekt wieloletnich i wielodyscyplinarnych badań nad ewolucją galaktyk. W jego ramach przeprowadzono symulacje ewolucji galaktyk od czasów tuż po Wielkim Wybuchu aż do obecnego wieku Wszechświata. Po symulacjach uwzględniono wpływ gwiazd na ich własne galaktyki. Od kilkudziesięciu lat astrofizycy napotykali problem: wiele modeli wiatru galaktycznego symulujących rozmieszczenie materii we Wszechświecie przewidywało, że większość zwykłej materii znajduje się w gwiazdach w centrach galaktyk, a tymczasem obserwacje wskazywały, że jest tam zaledwie 10 procent materii.

Najnowsze symulacje FIRE wskazują, że energia uwalniania przez pojedyncze gwiazdy może sumarycznie mieć efekt na tyle duży, że wpływa na globalne rozmieszczenie materii w kosmosie. Promieniowanie od gwiazd oraz wybuchy supernowych powodują przemieszczanie dużych ilości materii poza galaktyki. Utrata masy przez galaktyki na skutek tych procesów jest odpowiedzialna za mniejsze obserwowane masy galaktyk.

Co się dzieje z materią wyrzuconą z galaktyk? Dokładnie nie wiadomo, ale Philips Hopkins z California Institute of Technology (Caltech), główny autor publikacji, podaje możliwy scenariusz: „Gwiazdy i supernowe produkują galaktyczne superwiatry, które przemieszczają materię do ośrodka międzygalaktycznego, jak astronomowie nazywają przestrzeń pomiędzy galaktykami. Obserwacje wskazują, że w ośrodku międzygalaktycznym rzeczywiście występuje tego rodzaju gaz, są na przykład przypadki zaobserwowania w odległościach setek tysięcy lat świetlnych od danej galaktyki większych ilości ciężkich pierwiastków niż w samej galaktyce.”

Jak tłumaczy naukowiec, ciężkie pierwiastki mogły powstać jedynie w gwiazdach, więc kiedyś musiały znajdować się wewnątrz galaktyk. Utraconą przez galaktyki materię można więc śledzić wyszukując te pierwiastki w przestrzeni międzygalaktycznej.

Symulacje FIRE dobrze przewidują mniejsze masy galaktyk małych i średnich rozmiarów. Model napotyka jednak na trudności przy bardzo dużych galaktykach, większych niż Droga Mleczna. Badacze stawiają hipotezę, że być może w przypadku tych galaktyk wpływ supermasywnych czarnych dziur rezydujących w centrach obiektów może być szczególnie istotny i trzeba go będzie uwzględnić w kolejnej generacji modeli ewolucji galaktyk.

Zobacz więcej w serwisie pogoda.