Galaktyka Cygaro wyrzuca w przestrzeń gaz z rekordową prędkością. Nowe dane uzyskano dzięki sondzie XRISM

Mamy to szczęście, że powstaliśmy i żyjemy w całkiem przyjemnej, spokojnej galaktyce, która stopniowo, w zrównoważonym tempie, przekształca gaz w gwiazdy. Ale w ogromnym kosmosie istnieją też miejsca zdecydowanie bardziej dynamiczne, prawdziwe „fabryki gwiazd”.

Galaktyczna fabryka gwiazd

Jedna z takich „fabryk” znajduje się około 12 milionów lat świetlnych stąd, w gwiazdozbiorze Wielkiej Niedźwiedzicy. Mowa o Galaktyce Cygaro (Messier 82, M82, NGC 3034) – najjaśniejszej galaktyce na niebie w zakresie podczerwieni.

M82 tworzy gwiazdy mniej więcej dziesięć razy szybciej niż Droga Mleczna, a skutki tego procesu widoczne są na niebie jako ogromny pióropusz gazu rozciągający się na 40 000 lat świetlnych od jej centrum.

Astronomowie badają ten wypływ gazu od dziesięcioleci, mimo to nie byli w stanie ustalić jednej z najbardziej kluczowych kwestii, a mianowicie tego, z jaką prędkością porusza się najgorętszy gaz wewnątrz wypływu. Teraz, dzięki sondzie XRISM – wspólnej misji NASA i Japońskiej Agencji Eksploracji Kosmicznej JAXA – wreszcie udało im się uzyskać odpowiedź.

Kosmiczna drogówka

Instrument Resolve na pokładzie XRISM skupił się na emisji promieniowania rentgenowskiego z atomów żelaza w centrum M82. Analiza pozwoliła ocenić, że gaz pędzi na zewnątrz z prędkością ponad 3,2 miliona kilometrów na godzinę. Temperatura tego materiału wynosi około 25 milionów stopni Celsjusza! Jest na tyle wysoka, że wywiera ogromne ciśnienie na otaczający gaz i wypycha go na zewnątrz niczym zawór bezpieczeństwa uwalniający nagromadzoną parę.

Zagadkę rozwiązano, wykorzystując efekt Dopplera, czyli zjawisko, które sprawia, że dźwięk syreny przejeżdżającej karetki zmienia wysokość. Zjawisko to również rozciąga linię widmową żelaza, gdy jego źródło porusza się szybko w różnych kierunkach. Mierząc stopień poszerzenia tej linii, badacze mogli bezpośrednio obliczyć prędkość. Efekt Dopplera wykorzystuje się również w policyjnych radarach mierzących prędkość na drogach. Można więc powiedzieć, że w tym wypadku naukowcy postawili się w roli galaktycznej drogówki.

Superwiatr galaktyczny

Co napędza ten proces? Eksplozje masywnych gwiazd, które wyrzucają ogromne ilości energii, oraz wiatry gwiazdowe generowane stale przez młode gwiazdy. Razem tworzy to tzw. superwiatr galaktyczny – działający jak zawór bezpieczeństwa w szybkowarze.

Jednak w tym miejscu zagadka ponownie staje się wyjątkowo intrygująca. Dane zebrane przez sondę XRISM pokazały, że z Galaktyki Cygaro wycieka rocznie gaz o masie siedmiu mas Słońca. Część tej masy, konkretnie cztery masy Słońca, można wyjaśnić, bazując na supernowych i wietrze gwiezdnym. Ale trzy masy Słońca pozostają niewyjaśnione. Dokąd trafiają, czy całkowicie opuszczają galaktykę, czy może krążą i wracają – tego jeszcze nie wiadomo.

Dlaczego temat uciekającego gazu z odległej galaktyki jest istotny?

• Pozwala zrozumieć, jak tego typu procesy kontrolują rozwój galaktyk.

• Wspiera procesy rozprzestrzeniania się ciężkich pierwiastków we Wszechświecie, a tym samym wpływa na przyszłe gwiazdy.

• Decyduje o tym, jak galaktyki ewoluują przez miliardy lat.

Dzięki sondzie XRISM naukowcy mają wreszcie szansę zweryfikować modele ewolucji galaktyk pochodzące jeszcze z lat 80. ubiegłego wieku.

Źródło: NASA

Nasza autorka

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.