Ελλειπτικοί γαλαξίες: Το Chandra εξηγεί του «κόκκινους και νεκρούς γαλαξίες»

Σε πλήρη ανάλυση

Image Credit: X-ray: NASA/CXC/Stanford Univ/N.Werner et al; Optical: DSS

Εικόνες από το παρατηρητήριο Chandra ακτίνων-Χ των τεσσάρων ελλειπτικών γαλαξιών.

Το παρατηρητήριο Chandra ακτίνων-Χ της NASA έχει ρίξει νέο φως στο μυστήριο, του γιατί οι γιγαντιαίοι ελλειπτικοί γαλαξίες έχουν λίγα, αν όχι καθόλου, νεαρά άστρα. 
Αυτά τα νέα στοιχεία υπογραμμίζουν το σημαντικό ρόλο που παίζουν οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στην εξέλιξη των γαλαξιών που τους φιλοξενούν.

Επειδή η δραστηριότητα σχηματισμού άστρων σε πολλούς γιγαντιαίους ελλειπτικούς γαλαξίες έχει πέσει σε πολύ χαμηλά επίπεδα, αυτοί οι γαλαξίες στεγάζουν κυρίως μακρόβια αστέρια με χαμηλές μάζες και κόκκινο οπτικό χρώμα. 
Ως εκ τούτου, οι αστρονόμοι ονομάζουν αυτούς τους γαλαξίες «κόκκινους και νεκρούς».

Παλαιότερα πίστευαν ότι αυτοί οι κόκκινοι και νεκροί γαλαξίες δεν περιέχουν μεγάλες ποσότητες ψυχρού αερίου - η καύσιμη ύλη για το σχηματισμό των άστρων - βοηθά στο να εξηγηθεί η έλλειψη νέων άστρων. 
Ωστόσο, οι αστρονόμοι έχουν χρησιμοποιήσει το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Herschel της ESA για να βρουν αναπάντεχα μεγάλες ποσότητες ψυχρού αερίου σε ορισμένους γιγαντιαίους ελλειπτικούς γαλαξίες. 
Σε ένα δείγμα οκτώ γαλαξιών, οι έξι περιέχουν μεγάλες ποσότητες ψυχρού αερίου. 
Αυτή είναι η πρώτη φορά που οι αστρονόμοι έχουν δει μεγάλες ποσότητες ψυχρού αερίου σε γιγαντιαίους ελλειπτικούς γαλαξίες που δεν βρίσκονται στο κέντρο ενός τεράστιου σμήνους γαλαξιών.

Με πολύ ψυχρό αέριο, οι αστρονόμοι θα περιμένουν πολλά αστέρια να σχηματιστούν σε αυτούς τους γαλαξίες, σε αντίθεση με ό, τι παρατηρείται. 
Για να προσπαθήσουμε να κατανοήσουν αυτό το πρόβλημα, οι αστρονόμοι μελέτησαν τους γαλαξίες σε άλλα μήκη κύματος, συμπεριλαμβανομένων των ακτίνων-Χ και ραδιοκυμάτων. 
Με τις παρατηρήσεις του Chandra, χαρτογράφησαν τη θερμοκρασία και την πυκνότητα των θερμών αερίων σε αυτούς τους γαλαξίες. 
Για τους έξι γαλαξίες που περιέχουν άφθονο κρύο αέριο, συμπεριλαμβανομένων του NGC 4636 και NGC 5044 που παρουσιάζονται εδώ, τα δεδομένα ακτίνων Χ παρέχουν αποδεικτικά στοιχεία ότι το θερμό αέριο ψύχεται, παρέχοντας μια πηγή για το ψυχρό αέριο που παρατηρείται με το Herschel. Ωστόσο, η διαδικασία ψύξης σταματά πριν το ψυχρό αέριο και συμπυκνώνεται για να σχηματιστούν αστέρια. 
Τι εμποδίζει τα αστέρια από τη διαμόρφωση;

Μια ισχυρή ένδειξη προέρχεται από εικόνες του Chandra. 
Το θερμό αέριο στο κέντρο από τους έξι γαλαξίες, περιέχει ψυχρό αέριο που φαίνεται να είναι πολύ πιο διαταραγμένο από ό, τι στα ελεύθερα συστήματα ψυχρού αερίου. 
Αυτό είναι ένα σημάδι ότι το υλικό έχει εξαχθεί από περιοχές κοντά στην κεντρική μαύρη τρύπα. 
Αυτές οι εκρήξεις πιθανόν, οδηγούνται μερικώς, από συσπειρωμένο ψυχρό αέριο που έχει τραβηχτεί στη μαύρη τρύπα. 
Τα "απορρίμματα" τον εκρήξεων από το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειάς τους μένουν στο κέντρο του γαλαξία, όπου βρίσκεται το κρύο αέριο, εμποδίζοντας το κρύο αέριο από την πλήρη ψύξη ώστε να σχηματιστούν τα αστέρια.

Οι άλλοι γαλαξίες δειγμάτων, NGC 1399 και NGC 4472, διαμορφώνουν, επίσης λίγα, έως καθόλου αστέρια, αλλά έχουν μια πολύ διαφορετική εμφάνιση. 
Δεν ανιχνεύθηκε ψυχρό αέριο σε αυτούς τους γαλαξίες, και το θερμό αέριο στις κεντρικές περιοχές τους είναι πολύ πιο ομαλό. 
Επιπλέον, έχουν ισχυρούς πίδακες από σωματίδια υψηλής ενέργειας, όπως φαίνεται στην εικόνα ραδίου από τον Karl G. Jansky Very Large Array (Πολύ Μεγάλη Σειρά) του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών.
Αυτοί οι πίδακες είναι πιθανό να οδηγούνται από καυτό αέριο που πέφτει προς τις κεντρικές υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες. 
Ωθούμενοι έναντι του θερμού αερίου, οι πίδακες δημιουργούν τεράστιες κοιλότητες που παρατηρούνται στις εικόνες του Chandra, και μπορεί να θερμαίνεται από το ζεστό, ακτίνων-Χ αέριο που εκπέμπεται, εμποδίζοντας την ψύξη και τον σχηματισμό άστρων και κρύου αερίου. 
Τα κέντρα των NGC 1399 και NGC 4472 φαίνονται πιο ομαλά στις ακτίνες-Χ από τους άλλους γαλαξίες, πιθανότατα επειδή έχουν πιο ισχυρούς πίδακες που παράγουν κοιλότητες πιο μακριά από το κέντρο, όπου οι εκπομπές ακτίνων-Χ είναι πιο αμυδρές, αφήνοντας τους φωτεινούς πυρήνες τους ανενόχλητους.

Το έγγραφο που περιγράφει τα αποτελέσματα αυτά δημοσιεύθηκε στις 25 Φεβρουαρίου 2014 στο Monthly Notices της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας και είναι διαθέσιμο στο διαδίκτυο. 
Ο πρώτος συγγραφέας είναι ο Norbert Werner από το Πανεπιστήμιο Στάνφορντ στην Καλιφόρνια.


Μετάφραση: To-New-Sas

ΠΗΓΗ: nasa.gov