Raivoisat myrskyt riistävät kaasua galakseista
ESAn Herschel-infrapunateleskooppi on havainnut voimakkaita molekyylikaasun virtoja, jotka riistävät galaksien kaasua. Näin raivokkaat kaasuvirrat saattavat jopa köyhdyttää galaksit kaasusta ja pysäyttää tähtien syntymisen niissä.
Herschelin havaitsemat tuulet ovat ainutlaatuisia. Voimakkaimmat niistä nousevat yli 1000 kilometrin sekuntinopeuteen eli 10 000 kertaiseen vauhtiin maanpäällisen hurrikaanin tuuliin verrattuna.
Kyseessä on ensimmäinen kerta, kun tällaisia molekyylikaasun virtoja on pystytty havaitsemaan yksiselitteisesti galakseissa. Löytö on merkittävä, koska tähdet syntyvät tällaisesta kaasusta ja sen virtaaminen ulos galaksista vie siltä uusien tähtien muodostumiseen tarvittavat raaka-aineet. Mikäli kaasuvirrat ovat tarpeeksi voimakkaita, voi tähtien muodostuminen lakata kokonaan.
...osa galakseista voi syöstä ulos tähtien muodostumiseen tarvittavan kaasun niinkin nopeasti kuin miljoonassa vuodessa...
"Herschelin avulla meillä on nyt mahdollisuus tutkia, mitä tällaiset kaasuvirrat merkitsevät galaktisessa evoluutiossa", kertoo tutkimustyötä johtanut Eckhard Sturm Max-Planck-Instituutista.
Sturm on kollegoineen käyttänyt Herschelin PACS-instrumenttia havaintoihin 50 galaksista. Ensimmäinen julkaisu keskittyy kuuteen niiden joukosta valittuun galaksiin.
Tutkijat päättelevät, että kyseiset galaksit menettävät vuosittain 1200 auringonmassan verran ainetta napakoissa kaasutuulissaan. Tämä riittää köyhdyttämään ne koko tähtiä muodostavan kaasun varastoistaan aikaskaalassa miljoonasta sataan miljoonaan vuotta. Toisin sanoen osa galakseista voi syöstä ulos tähtien muodostumiseen tarvittavan kaasun niinkin nopeasti kuin miljoonassa vuodessa. Tällaista tähtien muodostumisen rajoittumista galakseissa kutsutaan negatiiviseksi takaisinkytkennäksi.
Kaasutuulten aiheuttajia selvitetään
Kaasuvirta ulos galaksista voi syntyä nuorten tähtien vahvan säteilypaineen sekä hiukkastuulten vaikutuksesta tai mahdollisesti vanhojen tähtien räjähdyksten shokkiaalloista. Vaihtoehtoteorian mukaan kaasutuulen voi käynnistää galaksin keskustassa mustien aukkojen ympärillä pyörivän aineen emittoima säteily.
Nopeimmat tuulet näyttävän tulevan niistä galakseista, joilla on kirkkaimmat 'aktiiviset galaksiytimet', joissa jättikokoiset mustat aukot 'syövät' ainetta ympäriltään. Sturm kollegoineen testaa nyt hypoteesia otoksen muiden galaksien havainnoissa. Tulokset voisivat olla askel kohti elliptisten galaksien muodostumisen selittämistä.
Elliptiset galaksit ovat valtavia tähtien saaria, joissa uusien tähtien syntyminen on lakannut lähes kokonaan, koska niiden kaasuvarannot ovat loppuneet.
Pienempien galaksien vuorovaikuttaessa ja sulautuessa toisiinsa, saavat niiden keskustojen mustat aukot lisää 'ruokaa' ja tämä tekee niistä suurempia ja aktiivisempia. Prosessi voisi johtaa vahvempiin tuuliin, jotka poistaisivat molekyylikaasun, mikä estäisi tähtien muodostumisen tulevaisuudessa ja siten johtaisi elliptisen galaksin syntyyn.
"Kuvaamalla molekyylivirrat itse teossa, Herschel on vihdoin napannut kauan toivottuja todisteita voimmakkaista prosesseista, joissa negatiivinen takaisinkytkentä tapahtuu galakseissa ja vaikuttaa niiden evoluutioon dramaattisesti", lisää ESAn Herschel-projektin päätutkija Göran Pilbratt.
Myös suomalaiset havainnoivat Herschelillä
Kaksi vuotta sitten, 14. toukokuuta 2009, avaruuteen laukaistu Herschel-observatorio on toiminut mainiosti ja sitä hyödynnetään laajalti kansainvälisissä tutkimuksissa. Se on myös suomalaistutkijoiden käytössä.
"Ryhmämme tutkii galaktisia kylmiä pilviä, jotka ovat sen tiheintä kaasua", kertoo Mika Juvela Helsingin yliopiston Fysiikan laitokselta. Hän johtaa yhtä Herschelin avainohjelmista, joka tutkii tähtien syntyalueita. "Niihin verrattuna nämä havaitut kaasutuulet ovat hyvin erilaisia, harvan aineen ilmiöitä."
"Teemme havaintoja Herschelillä edelleen. Tutkimuksemme loputkin kohteet on valittu ja havaintomme valmistunevat vuoden loppuun mennessä."
Juvelan ryhmän tutkimuksessa käytetään apuna myös Planck-teleskooppia, joka laukaistiin samaan aikaan. Jatkuvasti taivasta tasaisesti skannaavan Planckin havainnoista on pystytty arvioimaan esimerkiksi kohteiden absoluuttisia kirkkauksia.
"Niillä tutkitaan paljolti samoja kysymyksiä, mutta Herschelin etu on, että sillä päästään paljon suurempaan erotuskykyyn ja meidän tapauksessamme päästään katsomaan pilviytimien pienimpiä rakenteita", Juvela kertoo.
Korkean erotuskyvyn mahdollistaa Herschelin pääpeilin suuri koko. 3,5 metriä halkaisijaltaan oleva maailman suurin avaruuspeili hiottiin Suomen Tuorlassa vuosina 2004-05. Piikarpidista valmistettu peili on ainoastaan 2,5 millimetriä paksu ja sen ansiosta massaltaan vain 250 kiloa.
"Herschelin jäähdytysaineena käytettävää heliumia riittänee vielä ensi vuoden syksyyn, joten kaikki avainohjelmien havainnot saadaan melko varmasti tehtyä", arvioi Juvela.
