Galaxiile de tip inel polar sunt obiecte aparte. Astronomii au descoperit doar câteva de acest fel, aşa că nu se cunosc multe despre originile lor. Galaxia NGC 660, "dotată" cu un astfel de inel polar orientat către noi, are o morfologie aparte. Mai multe, în continuare.
Brian Svoboda de la Universitatea Arizona, care a studiat recent mediul chimic şi termic al galaxiei NGC 660, crede că morfologia sa unică provine din interacţiunea cu o galaxie bogată în gaz. Geometria lui NGC 660 – un aşa-numit "inel polar" (cu o lungime de aproximativ 40000 de ani-lumină şi cu inelul orientat către noi) – conţine mai mult gaz (şi prezintă mai multe procese asociate de formare a stelelor) decât gazda sa, ceea ce sugerează o formare violentă.
Această imagine a galaxiei inel NGC 660, fotografiată cu Gemini Multi-Object Spectrograph instalat pe telescopul Fredrick C. Gillett Gemini North din Mauna Kea, Hawaii, a fost obţinută în august 2012. Imaginea optică, realizată folosind filtre g, r, l şi de hidrogen-alfa, cărora le-au fost repartizate culorile: albastru, verde, portocaliu şi roşu. Câmpul de expunere este de 9.3 x 5.6 minute de arc şi este orientat la 8 grade în sens orar faţă de poziţia cu nordul la dreapta şi estul sus. Timpul total de expunere a fost de 1620 de secunde cumulat pentru toate filtrele. Compoziţia de culori a fost executată de Travis Rector, University of Alaska Anchorahe. Credit: Gemini Observatory/AURA
Când lampa e spartă,
Lumina în praf zace moartă.
Când norul se-mprăştie,
Se arată a curcubeului glorie.
Aceste cuvinte, cu care începe poemul lui Shelley, "Când lampa e spartă" (When the Lamp is Shattered), folosesc imagini din natură pentru a simboliza viaţa în decădere şi renaşterea. E ca şi cum ar fi prevăzut creaţia acestei noi imagini a Gemini Legacy şi ar fi scris un certificat de naştere pentru ea. Ceea ce a fotografiat Gemini nu se poate numi decât poezie în mişcare: povestea plină de culoare şi dramatică a luptei dintre două galaxii în interacţiune. Toată acţiunea este dezvăluită într-un singur cadru, cu uimitoarea galaxie de tip inel polar NGC 660 în centrul atenţiei.
Galaxiile de tip inel polar sunt obiecte aparte. Astronomii au descoperit doar câteva de acest fel, aşa că nu se cunosc multe despre originile lor. Majoritatea au o galaxie lenticulară (care nu are o structură de braţe spirale sau are una foarte slab definită) drept piesă centrală a spectacolului. Însă NGC 660, care se află la aproximativ 40 de milioane de ani-lumină înspre constelaţia Peşti, este singura galaxie de tip inel polar cunoscută care are drept gazdă o galaxie cu structura spirală bine definită. Toate, însă, prezintă un inel de stele, praf şi gaz care se extinde la zeci de mii de ani-lumină în spaţiu pe o orbită aproape perpendiculară pe discul principal.
Modelele care descriu formarea galaxiilor de tip inel polar, oferă două scenarii: 1) o fuziune între două galaxii orientate aproximativ sub un unghi drept una faţă de alta sau, 2) atunci când galaxia gazdă smulge material prin efectul mareic dintr-o galaxie spirală bogată în gaz care trece prin apropiere şi îl răspândeşte în formă de inel.
Ceea ce se vede în această nouă imagine a Gemini Legacy este, deci, nu un singur obiect dinamic, ci mai degrabă rezultatul ciocnirii violente dintre două galaxii, una străpungând chiar centrul celeilalte sau rămăşiţele unei lupte de efecte mareice dintre două galaxii (Efect mareic, în contextul fizicii stelare, se referă la un fenomen de „revărsare” a materiei galactice spre zonele periferice; este un rezultat al „forțelor mareice” care apar la mișcarea în câmpuri gravitaționale extrem de intense - n.tr., cf. wikipedia.ro), care a avut ca rezultat străpungerea nucleului luminos al uneia dintre galaxii ("lampa" spartă a unei galaxii, ca să facem o paralelă cu poemul lui Shelley), împrăştierea prafului şi gazului din ea şi formarea unui inel plin de culoare lung de 40000 de ani-lumină, un adevărat spectacol vizual.
O naştere violentă
Brian Svoboda de la Universitatea din Arizona, care a studiat recent mediul termic şi chimic al galaxiei NGC 660, crede că forma unică se naşte dintr-o interacţiune precedentă cu o galaxie abundentă în gaz. Inelul lui NGC 660, cu o lungime de 40000 de mii de ani-lumină, conţine mai mult gaz (şi în interiorul său procesele de formare a stelelor sunt mai intense) decât gazda sa, ceea ce indică o naştere violentă. "Una dintre principalele caracteristici ale lui NGC 660 este că inelul nu este cu adevărat polar, ci este înclinat cu aproximativ 45 de grade faţă de planul discului", evidenţiază Svoboda. "Simulările pentru galaxiile care fuzionează nu pot reproduce aceste inele polare cu înclinaţie atât de mică; totuşi scenariul acreţiei mareice poate."
Inelul polar al lui NGC 660 se compune din sute de obiecte, din care o parte importantă sunt stele supergigante albastre şi roşii. Cele mai noi stele detectate în inel s-au format doar cu aproximativ 7 milioane de ani în urmă, indicând un proces lung, încă în desfăşurare.
"Imaginea făcută de Gemini cu fineţea incredibilă a detaliilor regiunilor cu formare activă a stelelor împrăştiate în inelul polar din NGC 660, juxtapusă cu benzile de praf ce îl traversează splendid, este pur şi simplu poezie în imagini. Chiar este cea mai grozavă imagine a galaxiei pe care am văzut-o", exclamă Svoboda. "Nici una dintre celelalte imagini văzute de mine, incluzând cele ale telescopului spaţial Hubble, nu arată regiunile de formare a stelelor cu aşa claritate."
Cântărirea dovezilor
Dacă NGC este rezultatul fuziunii a două galaxii, astronomii s-ar aştepta să descopere un nucleu distrus şi o explozie de stele în formare, ceea ce şi observă. Însă nepotrivirea o constituie conţinutul ridicat de gaz atât al discului lui NGC 660, cât şi a inelului ei polar.
"Un eveniment de acreţie gravitaţională ar poziţiona gazul în inelul polar fără a interacţiona puternic cu gazda iniţială bogată în gaz", explică Svoboda. "Interacţiunea mareică corespunde cu un influx de gaz în regiunea centrală, creând multitudinea de stele pe care o observăm în prezent." O dovadă în plus, spune el, o reprezintă lipsa unui nucleu dublu pentru NGC 660 (adică două găuri negre supermasive), ceea ce ar fi de aşteptat dintr-o fuziune.
Astronomii nu au detectat nicio "coadă" care să se extindă din NGC 660, semnătură a interacţiunilor mareice multiple. De obicei, când galaxiile trec aproape una pe lângă cealaltă, forţele mareice expulzează stele, gaz şi praf într-o coadă graţioasă de resturi extragalactice şi le împrăştie departe în spaţiu. Însă ambele modele de galaxii de tip inel polar au creat sisteme fără cozi mareice şi cu generarea în inelul polar a proceselor active de formare a stelelor.
Deşi nu poate fi dovedit cu un grad mare de certitudine, în cazul lui NGC 660, Svoboda crede că "există dovezi solide care sugerează că originea inelului polar poate fi explicată prin scenariul acreţiei gravitaţionale." El subliniază faptul că inelul ar putea avea aproximativ 1 miliard de ani, aşa că galaxia gazdă s-ar fi putut chiar îndepărta din zona observată.
Viaţă din moarte?
Nedetectată în spectrul vizibil, dar strălucitoare în domeniul lungimilor de undă radio, o sursă compactă de radiaţii (cu întindere de mai puţin de 32 de ani-lumină) este prezentă în centrul galaxiei gazdă. Crezută a fi o supraaglomerare de stele într-un nor dens de praf şi gaz, acest puternic emiţător radio conţine poate câteva mii de de stele tinere, fierbinţi, albastre.
Galaxiile au, de obicei, o majoritate de stele roşii vechi în centrul lor, însă unul dintre scenariile violente care au creat-o pe NGC 660 a declanşat o explozie furioasă de formare a stelelor în centrul galaxiei. În orice caz, interacţiunea gravitaţională dintre cele două galaxii a creat unde de şoc, ce au străpuns uriaşii nori de gaz, dând astfel naştere multor stele albastre gigantice, multe dintre ele având cel mai probabil de mai mult de o sute de ori masa Soarelui. Aceste stele, cu durată mică de viaţă, au devenit la scurt timp după aceea supernove, ceea ce a generat mai multe unde de şoc, producând un efect de domino care a perpetuat crearea stelelor tinere din nucleul lui NGC 660. Aşadar, NGC 660 nu este doar o galaxie de tip inel polar ci şi o galaxie cu producţie explozivă de stele. Aceste sisteme sunt printre cele mai dense şi mai intense medii cunoscute de formare a stelelor.
Sondarea materiei întunecate
Inelul polar al unei galaxii ca NGC 660 se roteşte cu o viteză comparabilă cu cea a galaxiei gazdă. Prin determinarea vitezei de rotaţie a inelului polar la diferite distanţe faţă de centrul sistemului, astronomii pot obţine dovezi despre materia întunecată din jurul lui NGC 660. Observaţiile radio au arătat că în timp ce viteza inelului în apropierea nucleului lui NGC 660 este normală, viteza părţilor exterioare ale cercului este una destul de mare. Teoretic viteza de rotaţie ar fi trebuit să scadă semnificativ datorită mediului sărac în gaz din regiune. Această descoperire indică existenţa unor cantităţi uriaşe de materie întunecată în NGC 660.
Astronomii cred că materia întunecată influenţează dinamica tuturor galaxiilor. Totuşi, înţelegerea materiei întunecate rămâne una dintre cele mai mari provocări ale astronomiei. Mai multe observaţii asupra enigmaticei galaxii NGC 660 ar putea face lumină în legătură cu ... ei bine... cu această materie întunecată.
Traducere realizată de Răzvan Gavrilă după Poetry in motion: Rare polar ring galaxy captured in new image, cu acordul Phys.org.
