Gdy mają miejsce wydarzenia kosmiczne tak widowiskowe, jak zderzenia między całymi galaktykami, uruchamiane są na ich skutek reakcje, w wyniku których powstają nowe gwiazdy, a być może również nowe planety, które w przeciwnym razie nie miałyby szansy powstać. Przyciąganie grawitacyjne, które wymusza zderzenia między galaktykami, tworzy wtedy tak zwane ogony pływowe, czyli długie i cienkie, ciągnące się przez kosmos pasma gwiazd i gazu międzygwiezdnego.
Kosmiczny Teleskop Hubble'a jest na tyle precyzyjny, że dostrzega takie skupiska nowo narodzonych gwiazd ciągnące się wzdłuż tych ogonów pływowych. Tworzą się one, gdy struktury galaktycznego gazu grawitacyjnie zapadają się, powodując powstawanie około miliona nowych gwiazd na każde skupisko, czyli gromadę gwiazd.
Teleskop zbadał niedawno dokładniej 12 oddziałujących ze sobą galaktyk, których długie, podobne do kijanek ogony pływowe składają się z gazu, pyłu i mnóstwa gwiazd. Niezwykła czułość i precyzja Hubble'a w zakresie światła ultrafioletowego pozwoliła odkryć 425 skupisk nowo narodzonych gwiazd rozmieszczonych wzdłuż ogonów pływowych. Wyglądają one jak sznury świecących jasno pereł lub świątecznych lampek. Każda gromada zawiera, jak się ocenia, milion niebieskich, nowo narodzonych gwiazd.
Gromady gwiazd znajdujące się w ogonach pływowych galaktyk tak naprawdę znane są od dziesięcioleci. Gdy galaktyki wchodzą ze sobą w interakcje, czyli zaczynają się przyciągać, to właśnie grawitacyjne siły pływowe wyciągają z nich długie pasma gazu i pyłu. Dwa najpopularniejsze przykłady takich par galaktyk to galaktyki Czułki (znane też jako Anteny) i Myszy – z długimi, wąskimi, przypominającymi palce wypustkami.
W niedawno opublikowanych badaniach, które ukazały się na łamach pisma ”Monthly Notices of the Royal Astronomical Society” (DOI: 10.1093/mnras/stad2886), astronomowie wykorzystali instrumenty Hubble'a rejestrujące promieniowanie w bliskiej podczerwieni do zbadania gromad obecnych w ogonach pływowych i określenia ich wieku i masy, a także parametrów fizycznych samych zlewających się ze sobą galaktyk. Zespół użył w tym celu dane archiwalne w połączeniu z nowymi obserwacjami.
Odkryto, że obserwowane gromady są bardzo młode – liczą zaledwie 10 milionów lat. Wydaje się też, że formują się w tym samym tempie wzdłuż ogonów rozciągających się na tysiące lat świetlnych. Same ogony pływowe wyglądają tak, jakby rozciągały spiralne ramię galaktyki i wyciągały je w przestrzeń kosmiczną. Zewnętrzna część ramienia jest ciągnięta niczym ciasto na skutek interakcji grawitacyjnej z drugą z galaktyk.
Zdaniem członków zespołu obserwacje te wyjaśniają, w jaki sposób powstają gwiazdy i co reguluje te procesy gwiazdotwórcze. – To wiedza o kluczowym znaczeniu dla zrozumienia, w jaki sposób powstały gwiazdy w naszej własnej galaktyce – mówi specjalizujący się w astronomii pozagalaktycznej profesor Sanchayeeta Borthakur z Arizona State University School of Earth and Space Exploration.
Załóżmy, że przed połączeniem się galaktyki były bogate w pełne pyłu obłoki cząsteczkowego wodoru, które pozostawały w zasadzie w spoczynku i niezaburzone. Wówczas, podczas zderzenia galaktyk, obłoki takie uległy wzburzeniu i zaczęły zderzać się ze sobą. Spowodowało to kompresję wodoru aż do punktu, w którym doszło do gwałtownego zainicjowania procesów tworzenia się z niego nowych gwiazd, czyli tak zwanej burzy gwiazdowej. To stąd ten wysyp gwiazd.
Los tak powstałych gromad gwiazd jest niepewny. Mogą one pozostawać w całości, nienaruszone grawitacyjnie i ewoluować dalej przez miliony lat w obrębie galaktyki, tworząc z czasem klasyczne gromady kuliste gwiazd, takie jak te, które krążą ponad płaszczyzną Drogi Mlecznej. Mogą też rozproszyć się, tworząc halo gwiazd wokół swojej macierzystej galaktyki lub zostać odrzucone na skutek interakcji grawitacyjnych i stać się wędrującymi gwiazdami międzygalaktycznymi, czy inaczej mówiąc swobodnymi, niezwiązanymi z żadną galaktyką.
Naukowcy zauważają, że tego rodzaju zjawisko powstawania nowych gwiazd w formie sznura pereł mogło być znacznie bardziej powszechne we wczesnym Wszechświecie, gdy galaktyki częściej zderzały się ze sobą. Omawiane tu pobliskie galaktyki obserwowane przez Hubble'a są zatem jedynie współczesnym przybliżeniem tego, co wydarzyło się dawno temu, przez co pozwalają nam spojrzeć w bardziej odległą przeszłość.
Dla zespołu zaskoczeniem jest też obecność tak wielu młodych obiektów w ogonach. Mówi to sporo na temat wydajności procesu tworzenia się gromad. Dzięki ogonom pływowym faktycznie powstają nowe generacje gwiazd, które w innym przypadku prawdopodobnie nie mogłyby zaistnieć.
Źródło: Arizona State University, fot. NASA, ESA, STScI, Jayanne English (University of Manitoba). Na zdjęciu galaktyka AM 1054-325, która uległa zniekształceniu do kształtu litery „S' ze zwykłej spiralnej formy przypominającej naleśnik przez silne przyciąganie grawitacyjne sąsiedniej galaktyki, także widocznej na tym obrazie z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a. W konsekwencji nowo narodzone skupiska gwiazd tworzą się wzdłuż rozciągniętego na tysiące lat świetlnych ogona pływowego, przypominającego sznur pereł.
