Należąca do NASA sonda kosmiczna XRISM zarejestrowała wiatry emanujące z aktywnie formującej się gwiazdy galaktyki Messier 82 (M82) z prędkością 3,2 miliona kilometrów na godzinę. Odkrycie potwierdza ugruntowane od dawna teorie na temat tego, jak powstawanie gwiazd prowadzi do potężnych wybuchów galaktycznych, ale także uwypukla kluczowe rozbieżności, które astronomowie próbują obecnie wyjaśnić.
„Galaktyka Cygarowa” i jej ekstremalne emisje
M82, położona 12 milionów lat świetlnych od nas, w gwiazdozbiorze Wielkiej Niedźwiedzicy, to „galaktyka z eksplozją gwiazd”, co oznacza, że produkuje gwiazdy dziesięć razy szybciej niż nasza Droga Mleczna. To intensywne powstawanie gwiazd napędza ekstremalną aktywność w jądrze galaktyki, wyrzucając przegrzany gaz i pył w kolosalnych wiatrach rozciągających się na odległość 40 000 lat świetlnych. Wiatry te obserwowano za pomocą kilku teleskopów, w tym Hubble’a, Jamesa Webba, Chandry i Spitzera.
Głównym pytaniem leżącym u podstaw najnowszego badania było to, czy emisje te są bezpośrednio powiązane z szybkim powstawaniem gwiazd i aktywnością supernowych w centrum galaktyki. Odpowiedź wydaje się być twierdząca, ale z zaskakującą złożonością.
Przełomowe pomiary XRISM
Używając instrumentu Resolve, XRISM wykrył promienie rentgenowskie emitowane przez przegrzane żelazo w rdzeniu M82. Ujawniło to temperatury sięgające 25 milionów stopni Celsjusza – ciepło, które generuje ogromne ciśnienie zewnętrzne. Pomiary te potwierdzają, że fale uderzeniowe powstające w wyniku powstawania gwiazd i supernowych rzeczywiście napędzają wiatry, ale obserwowane prędkości przekraczają przewidywania niektórych istniejących modeli.
„Nie byliśmy w stanie zmierzyć prędkości potrzebnych do sprawdzenia hipotezy… Teraz widzimy, że gaz porusza się nawet szybciej, niż przewidują niektóre modele”. – Erin Boettcher, Uniwersytet Maryland i Centrum Kosmiczne NASA Goddard.
Brakująca łamigłówka masowa
Zespół odkrył, że M82 wyrzuca rocznie materiał o masie równoważnej siedmiu masom Słońca. Jednak dane XRISM pokazują, że obserwowany wiatr uwzględnia tylko cztery z tych mas Słońca. Gdzie podziały się pozostałe trzy masy Słońca?
Naukowcy spekulują, że mogą one ulatniać się w postaci gorącego gazu poprzez inne mechanizmy lub że obecne modele nie doceniają ogólnej szybkości uwalniania. Ta rozbieżność jest znacząca, ponieważ podważa nasze pełne zrozumienie galaktyk z eksplozjami gwiazd.
Konsekwencje dla ewolucji galaktyk
Wyniki uzyskane za pomocą XRISM zmuszają naukowców do udoskonalenia wiedzy na temat funkcjonowania galaktyk z eksplozjami gwiazd. Niektóre istniejące modele pochodzą z lat 80. XX wieku, a te nowe dane stanowią dobrą okazję do ich przetestowania lub skorygowania.
Badanie rzuca również światło na związek między wiatrami galaktycznymi a promieniami kosmicznymi. Te same siły, które napędzają te wybuchy, prawdopodobnie przyspieszają również cząstki o wysokiej energii, co sugeruje, że galaktyki z eksplozjami gwiazd mogą być głównymi źródłami promieni kosmicznych.
Dalsze obserwacje za pomocą XRISM będą miały kluczowe znaczenie dla rozwiązania zagadki brakującej masy i stworzenia dokładniejszych modeli galaktyk z eksplozjami gwiazd, potencjalnie ujawniając nowe spojrzenie na ewolucję galaktyk.
