Dokładne zrozumienie procesu formowania się gwiazd jest kluczowe dla opisu tworzenia i ewolucji galaktyk. Nowe badania opublikowane w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society wykorzystują dane dotyczące zewnętrznych części naszej galaktyki do bardziej precyzyjnego wyznaczenia odległości i właściwości gromad gwiazdotwórczych. W badaniach bierze udział dr Miguel Figueira z Zakładu Astrofizyki NCBJ.

Formowanie się gwiazd nadal pozostaje procesem, który nie jest do końca zrozumiany, dlatego, że zależy od wielu różnych czynników (metaliczność, gęstość, pole promieniowania). Badania naszej własnej galaktyki mogą nam w tym pomóc, ponieważ różne obszary, w zależności od odległości od jej centrum, cechują się innymi warunkami środowiskowymi. Takie obserwacje są przełomowe dla zrozumienia nie tylko formacji gwiazd w naszej Galaktyce, ale także powstawania i ewolucji galaktyk, gdyż tego typu obserwacji o wysokiej rozdzielczości (rzędu parseków lub wyższej) nie można uzyskać dla galaktyk o wysokim przesunięciu ku czerwieni (ang. redshift). Obserwacje w Drodze Mlecznej pozwalają naukowcom precyzyjnie opisać procesy formowania się nowych gwiazd.

W najnowszych badaniach, opublikowanych niedawno w czasopiśmie Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, zespół astrofizyków wykorzystał dane z badania OGHReS (Outer Galaxy High Resolution Survey), by uzyskać bardziej dokładne wartości odległości i innych właściwości gromad gwiazdotwórczych. Na tej podstawie badacze mogli przeanalizować wpływ środowiska na powstawanie nowych gwiazd w zewnętrznych obszarach galaktyki, a także porównać ten proces dla zewnętrznych i wewnętrznych obszarów galaktyki. Jednym z naukowców biorących udział w pracach jest dr Miguel Figueira, postdoc w Zakładzie Astrofizyki NCBJ, główny badacz w projekcie SONATA NCN „The impact of massive stars: from the Milky Way to nearby galaxies”.

OGHReS jest wielkoskalowym spektroskopowym badaniem zewnętrznych obszarów Drogi Mlecznej wykonanym przy użyciu teleskopu APEX (Atacama Path Finder Experiment) w Chile. Obejmuje obszar 100 stopni kwadratowych (180°<l<280°) w tzw. III Kwadrancie naszej galaktyki. Badanie wykorzystuje głównie linie widmowe izotopów tlenku węgla ¹²CO, ¹³CO oraz ¹⁸CO do określenia właściwości gazu w ośrodku międzygwiazdowym. W obecnym badaniu naukowcy wykorzystali ok. 1/3 danych otrzymanych w badaniu OGHReS (250°<l<280°). „Dane OGHReS pozwoliły nam na bardziej dokładne wyznaczenie m.in. odległości ponad 3412 gromad gwiazdotwórczych, poprzednio opisanych w badaniu Hi-GAL – Herschel Infrared Galactic Plane Survey” – opisuje dr Miguel Figueira z Zakładu Astrofizyki NCBJ. „Poznanie precyzyjnej wartości odległości jest niezbędne, gdyż zależy od niej wyznaczenie wielkości takich jak masa czy jasność. W przypadku niedokładnych przybliżeń tych wielkości fizycznych, moglibyśmy dojść do błędnych wniosków dotyczących wpływu środowiska na formowanie się gwiazd”.

Nowo uzyskane wyniki pozwoliły na poprawienie wartości odległości dla 20% badanych gromad gwiazdotwórczych, a kolejne 20% otrzymało zupełnie nowe przybliżenie odległości. Wykonane pomiary pozwoliły także naukowcom na wysnucie wniosków dotyczących zachowania obszarów, w których powstają nowe gwiazdy, w zależności od położenia względem centrum galaktyki. „Na podstawie naszych badań okazało się, że stosunek jasności do masy (luminosity-to-mass ratio), który wskazuje na status ewolucji danego obszaru gwiazdotwórczego, zmniejsza się wraz z odległością od centrum galaktyki. Inaczej mówiąc, w bardziej odległych obszarach powstaje więcej gwiazd o małych masach, niż bliżej centrum, albo proces ten jest w odległych obszarach mniej efektywny” – opowiada dr Miguel Figueira. „Co więcej, nasze badanie pokazuje, że zarówno masa jak i gęstość powierzchniowa gromad protogwiazdowych (protostellar clumps) są podobne do tych występujących w wewnętrznej części galaktyki, co oznacza że warunki powstawania gwiazd również mogą być podobne”.

Badanie w którym uczestniczy dr Figueira po raz pierwszy wykorzystuje dane z OGHReS na tak dużą skalę. Zespół naukowców będzie kontynuować prace, by jeszcze lepiej zbadać fizykę i chemię obszarów gwiazdotwórczych, wielkoskalowych struktur i spiralnych ramion naszej Drogi Mlecznej. Dr Miguel Figueira uzyskał także grant w programie Bekker Polskiej Agencji Wymiany Akademickiej NAWA, dzięki któremu przez kolejne półtora roku będzie mógł uczestniczyć w dalszych analizach danych pochodzących z badania OGHReS w Instytucie Radioastronomii Maxa Plancka.

Pełne wyniki badań zespołu astrofizyków są dostępne w publikacji:

J. S Urquhart, C. König, D. Colombo, A. Karska, F. Wyrowski, K. M. Menten, T. J. T. Moore, J. Brand, D. Elia, A. Giannetti, S Leurini, M. Figueira, M -Y Lee, M. Dumke, OGHReS: star formation in the outer galaxy (ℓ = 250°–280°), Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 528, Issue 3, March 2024, Pages 4746–4759, https://doi.org/10.1093/mnras/stad3983