Ovaj je članak gost gostiju Ane Ho, koja trenutno istražuje zvijezde na Mliječnom putu kroz jednogodišnju Fulbrightovu stipendiju na Institutu Max Planck za astronomiju (MPIA) u Heidelbergu u Njemačkoj.
U Mliječnom putu godišnje se rodi u prosjeku sedam novih zvijezda. U dalekoj galaksiji GN20 svake se godine rodi zapanjujući prosjek od 1.850 novih zvijezda. "Kako", mogli biste se zapitati, ogorčeni u ime našeg galaktičkog doma, "upravlja li GN20 1.850 novih zvijezda u vremenu koje je potrebno Mliječnom putu da biste je izvukli?"
Da bismo odgovorili na to, idealno bismo pogledali zvjezdane rasadnike u GN20 i detaljan pogled na zvjezdane rasadnike na Mliječnom putu i vidjeli šta to čini prve toliko produktivnijim od drugih.
Ali GN20 je jednostavno predaleko za detaljan pregled.
Ova galaksija je toliko udaljena da joj je svjetlost trebalo dvanaest milijardi godina da dođe do naših teleskopa. Za referencu, sama Zemlja ima svega 4,5 milijardi godina, a smatra se da je svemir star oko 14 milijardi godina. Budući da svjetlost treba vremena za putovanje, gledanje u svemir znači gledanje unatrag, tako da GN20 nije samo daleka, nego i vrlo drevna galaksija. I donedavno je astronomska vizija tih dalekih, drevnih galaksija bila mutna.
Razmislite o tome što se događa kada pokušate učitati video sporom internetskom vezom ili kad preuzmete sliku niske rezolucije i zatim je razvučete. Slika je piksela. Ono što je nekad lice osobe postalo nekoliko kvadrata: par smeđih kvadrata za kosu, nekoliko ružičastih kvadrata za lice. Slika niske razlučivosti onemogućava vidjeti detalje: oči, nos, izraz lica.
Lice ima mnogo detalja, a galaksija ima mnoštvo različitih zvjezdanih rasadnika. Ali loša razlučivost, rezultat jednostavno činjenice da su drevne galaksije poput GN20 odijeljene od naših teleskopa ogromnim kozmičkim daljinama, prisilila je astronoma da zbrišu sve ove bogate informacije u jednu točku.
Situacija je kod kuće na Mliječnom putu potpuno drugačija. Astronomi su mogli zaviriti duboko u zvjezdane rasadnike i svjedočiti nastanku zvijezda u zapanjujućim detaljima. Svemirski teleskop Hubble 2006. godine snimio je neviđeno detaljan akcijski snimak zvjezdanog rođenja u srcu maglice Orion, jedne od najpoznatijih zvijezdanih rasadnika Mliječnog puta:
Na ovoj slici ima preko 3000 zvijezda: Užarene točkice su novorođene zvijezde koje su nedavno izašle iz njihovih kokona. Zvjezdani kokoni napravljeni su od plina: tisuće tih plinskih kokosa sjede u gromoglasnim kozmičkim rasadnicima, koji su bogati plinom i prašinom. Središnja regija ove Hubble slike, okružena onim što izgleda poput mjehurića, toliko je bistra i svijetla, jer su masivne zvijezde u sebi otpuhale prašinu i plin iz kojih su kovane. Veličanstvene zvjezdane rasadnice razbacane su po Mliječnom putu, a astronomi su bili vrlo uspješni kad ih je otključao kako bi razumjeli kako se stvaraju zvijezde.
Promatranje rasadnika i ovdje kod kuće iu relativno obližnjim galaksijama omogućilo je astronomima veliki skok u razumijevanju zvjezdanih rađanja općenito: i, posebno, ono što jedan vrtić ili jednu regiju formiranja zvijezda čini „boljim“ u izgradnji zvijezda od drugih. Čini se da je odgovor: koliko ima plina u određenoj regiji. Više gasa, brža stopa rođenja zvijezda. Taj odnos između gustoće plina i brzine zvjezdanih rođenja naziva se Kennicutt-Schmidtov zakon. Godine 1959. nizozemski astronom Maarten Schmidt postavio je pitanje kako točno povećanje gustoće plinova utječe na rođenje zvijezda, a četrdeset godina kasnije, u ilustraciji kako znanstveni dijalozi mogu trajati desetljećima, njegov američki kolega Robert Kennicutt koristio je podatke iz 97 galaksija da bi mu odgovorio ,
Razumijevanje Kennicutt-Schmidtovog zakona ključno je za utvrđivanje kako se zvijezde formiraju, pa čak i kako se galaksije razvijaju. Jedno temeljno pitanje je postoji li jedno pravilo koje upravlja svim galaksijama ili jedno pravilo upravlja našim susjedstvom galaktika, ali drugo pravilo upravlja udaljenim galaksijama. Čini se da obitelj, udaljenih galaksija, poznata kao "galaksije zvijezda", sadrži osobito produktivne rasadnike. Rješavanje ovih udaljenih, vrlo učinkovitih tvornica zvijezda značilo bi sondiranje galaksija kao što su bile dotada, blizu početka svemira.
Unesite GN20. GN20 je jedna od najsjajnijih, najproduktivnijih galaksija. Prethodno pikselirana točka na slikama astronoma, GN20 je postao primjer transformacije u tehnološkim mogućnostima.
U prosincu 2014., međunarodni tim astronoma na čelu s dr. Jacqueline Hodge iz Nacionalne radio-astronomske opservatorije u Sjedinjenim Američkim Državama i u kojem su bili sastavljeni astronomi iz Njemačke, Velike Britanije, Francuske i Austrije uspjeli su konstruirati do tada neviđeno detaljnu sliku zvjezdane rasadnice u GN20. Njihovi rezultati objavljeni su početkom ove godine.
Ključ je tehnika koja se naziva interferometrija: promatranje jednog objekta s mnogim teleskopima i kombiniranje podataka iz svih teleskopa kako bi se napravila jedna detaljna slika. Tim dr. Hodgea koristio je neke od najsofisticiranijih interferometra na svijetu: Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) u pustinji New Mexico i Interferometar Plateau de Bure (PdBI) na 2550 metara (8370 stopa) iznad mora razini u francuskim Alpama.
Podaci s tih interferometra kao i Hubble svemirski teleskop pretvorili su ono što je nekada bila jedna točka u sljedeću kompozitnu sliku:
Ovo je slika lažne boje, a svaka boja stoji za različitu komponentu galaksije. Plava je ultraljubičasto svjetlo, snimljeno svemirskim teleskopom Hubble. Zeleno je hladni molekularni plin, slika VLA. A crvena je topla prašina, koju zagrijava formiranje zvijezda koje se zgrću, što je otkrio PdBI.
Razdvajanje mnogih piksela omogućilo je timu da utvrdi da su rasadnici galaksije zvijezda poput GN20 bitno različiti od onih u „normalnoj“ galaksiji poput Mliječnog puta. S obzirom na istu količinu plina, GN20 može ukloniti redoslijede više zvijezda nego što to čini Mliječni put. To jednostavno nema više sirovina: učinkovitije je u modnim zvijezdama koje nisu u njemu.
Ova vrsta studije trenutno je jedinstvena za ekstremni slučaj GN20. Međutim, češće će biti kod nove generacije interferometra, poput Atacama velikog milimetra / submilimetarskog polja (ALMA).
Smješten 5000 metara (16000 stopa) visoko u čileanskim Andama, ALMA je spremna transformirati astronomsko razumijevanje zvijezdanog rođenja. Vrhunski teleskopi omogućuju astronomima da vrše detaljnu znanost s dalekim galaksijama - drevnim galaksijama iz ranog svemira - što se nekada smatralo mogućim samo za naše lokalno susjedstvo. To je presudno u znanstvenom traganju za univerzalnim fizikalnim zakonima, jer astronomi mogu testirati svoje teorije izvan našeg susjedstva, izvan prostora i natrag kroz vrijeme.
