Zrozumienie związku między gazem a galaktykami
Według obecnego modelu kosmologicznego galaktyki powstają w tak zwanej kosmicznej sieci — zbiorze nadmiernych gęstości połączonych siecią włókien. „Galaktyki, zaplątane w te włókna, są częścią kosmicznego ekosystemu, w którym ich interakcje z otaczającym gazem napędzają ich ewolucję” — mówi Michele Fumagalli(odnośnik otworzy się w nowym oknie), astrofizyk z Uniwersytetu w Mediolanie-Bicocca(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Aby zrozumieć ewolucję galaktyk, trzeba przyjrzeć się gęstszym obszarom gazu otaczającym galaktyki. W tym celu naukowcy wykorzystują proces zwany spektroskopią linii absorpcyjnej. „W przypadku spektroskopii linii absorpcyjnej, gaz, który chcemy zbadać, jest badany na tle jasnych i niepowiązanych źródeł tła” — wyjaśnia Fumagalli. Jednak nawet to skuteczne podejście ma swoje ograniczenia. Na przykład, ponieważ proces ten obejmuje sondowanie gazu wzdłuż bardzo wąskiej wiązki światła, uzyskane informacje o jego rozkładzie przestrzennym są zwykle ograniczone. „Co więcej, aby powiązać gaz badany za pomocą absorpcji z właściwościami galaktyk, potrzebne są bardzo głębokie i kompletne badania galaktyk otaczających wykryte obłoki gazu, co wymaga znacznego wysiłku nawet przy użyciu największych teleskopów” — dodaje Fumagalli. Przy wsparciu finansowanego ze środków UE projektu FEEDGALAXIES(odnośnik otworzy się w nowym oknie), Fumagalli prowadzi działania mające na celu wyeliminowanie tych niedostatków obserwacyjnych.
Wykorzystanie możliwości spektrografów pola zintegrowanego
W centrum tych wysiłków znajduje się rozwój nowych technik analizy zdolnych do wykorzystania przełomowej natury spektrografów pola zintegrowanego, w tym spektrografu instrumentu MUSE(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (ang. multi-unit spectroscopic explorer) zainstalowanego na bardzo dużym teleskopie VLT Europejskiego Obserwatorium Południowego(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Ten złożony instrument składa się z 24 spektrografów, które pracują w tandemie, tworząc sześcian danych, w którym każdy piksel obrazu ma powiązane widmo. „Projekt poświęcił wiele czasu i wysiłku na opracowanie najnowocześniejszych technik przekształcania obserwacji MUSE w bardzo wysokiej jakości dane, które zrewolucjonizowały nasze spojrzenie na związek między gazem a galaktykami” — zauważa Fumagalli.
Pełniejszy obraz formowania się i ewoluowania galaktyk
Mając do dyspozycji tę przełomową technikę, naukowcy zwrócili swoją uwagę na kosmiczną sieć i zaczęli badać — i odkrywać. Wśród tych odkryć jest uzyskanie bezpośrednich obrazów kształtu i zawartości chemicznej włókien gazowych i otoczek gazowych w pobliżu galaktyk. Zespół projektu uzyskał również nowe dowody na to, jak ta faza gazowa — niezbędny składnik do formowania i ewolucji galaktyk — ewoluuje w czasie i zmienia się wraz z liczbą bliskich sąsiadów w pobliżu galaktyk. Innym kluczowym rezultatem było szersze zrozumienie połączenia gaz-galaktyka o nowy obszar przestrzeni parametrów, co pozwoliło dostrzec mniejsze galaktyki, które dotąd pozostawały nieuchwytne, a które stanowią większość galaktyk obecnych we Wszechświecie. „Nasze badania zwiększyły wiedzę na temat tego, jak galaktyki łączą się i ewoluują w obiekty, które widzimy obecnie we Wszechświecie, tworząc pełniejszy obraz wydarzeń, które doprowadziły do powstania ogólnych populacji galaktyk, w tym naszej własnej Drogi Mlecznej” — zauważa Fumagalli.
Korzyści z obrazowania rozproszonego gazu otaczającego galaktyki
Dzięki połączeniu danych emisyjnych i absorpcyjnych projekt FEEDGALAXIES, który otrzymał wsparcie od Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (ERBN), zmienił nasze rozumienie dystrybucji gazu wokół odległych galaktyk. „Wcześniej nasza wiedza na temat środowiska gazowego odległych galaktyk była ograniczona do bardziej pośredniej techniki, spektroskopii absorpcyjnej” — podsumowuje Fumagalli. „Dzięki nowej zdolności do obrazowania rozproszonego gazu otaczającego galaktyki, uzyskaliśmy niedostępne dotąd informacje na temat tego, jak galaktyki ewoluują w czasie”.
