SkyFlux
Zimny gaz w galaktyce M83 na obrazie z ALMA: rządzą nim rotacja, poprzeczka i ramiona
Opublikowano · Zaktualizowano
Nowy obraz z obserwatorium ALMA w Chile pokazuje galaktykę spiralną M83 nie w świetle gwiazd, lecz w słabym promieniowaniu radiowym zimnego gazu, z którego powstają nowe gwiazdy. Pomiary tego gazu wskazują, że o jego gęstości i temperaturze decydują rotacja galaktyki, jej poprzeczka i ramiona spiralne, w większym stopniu niż młode gwiazdy.
Mapa budulca nowych gwiazd
M83, nazywana też Galaktyką Południowy Wiatraczek, leży około 15 milionów lat świetlnych od nas, w gwiazdozbiorze Hydry. Na zwykłych zdjęciach widać ją jako jasną spiralę z gwiazd i pyłu. ALMA, czyli zespół anten radiowych na płaskowyżu Chajnantor w chilijskich Andach, rejestruje coś innego: fale milimetrowe wysyłane przez cząsteczki w zimnych obłokach gazu.
Obłoki te są ważne, bo niemal każda gwiazda powstaje wtedy, gdy taki obłok się zapada. Gdy gwiazdy już się zapalą, ogrzewają otaczający je gaz i utrudniają dalsze zapadanie się obłoków, a rotacja galaktyki przez cały czas miesza gaz. Razem te procesy decydują o tym, jak szybko galaktyka tworzy nowe gwiazdy.
M83 dobrze nadaje się do takich badań z dwóch powodów. Bardzo przypomina naszą Drogę Mleczną, która również jest galaktyką spiralną z poprzeczką w centrum. Do tego samą M83 widzimy niemal dokładnie z góry, więc jej ramiona, poprzeczka i przerwy między nimi nie zasłaniają się nawzajem.
To budowa galaktyki, a nie gwiazdy, kształtuje jej gaz
Obraz pochodzi z pracy, którą zespół Jina Kody opublikował w 2025 roku w czasopiśmie The Astrophysical Journal. Astronomowie śledzą zimny gaz dzięki cząsteczkom tlenku węgla (CO). Zespół sporządził mapę promieniowania CO na dwóch charakterystycznych dla tej cząsteczki długościach fali, czyli w dwóch liniach widmowych, i rozróżnił na niej szczegóły o rozmiarach około 150 lat świetlnych. Linia o krótszej fali powstaje przy przejściu z wyższego poziomu energetycznego cząsteczki, więc świeci wyraźnie dopiero w gęstszym lub cieplejszym gazie. Dlatego stosunek natężeń obu linii działa jednocześnie jak termometr i miernik gęstości.
Ten stosunek odwzorowuje budowę galaktyki. Jest niski w przerwach między ramionami, rośnie w ramionach i w poprzeczce, a największy jest w samym centrum. W ramionach i poprzeczce oznacza to, że w porównaniu z przerwami między ramionami gaz jest mniej więcej dwu- do trzykrotnie gęstszy, cieplejszy albo i jedno, i drugie. Ten wzrost widać nawet w tych odcinkach ramion, w których nie powstają gwiazdy, więc to same ramiona, a nie gwiazdy, zmieniają tam stan gazu. W pobliżu gromad młodych gwiazd stosunek ten jest jeszcze wyższy, ale tylko na niewielkim obszarze.
Zespół wnioskuje, że stan większości gazu w dysku M83 wyznaczają rotacja galaktyki, poprzeczka i ramiona, a ogrzewanie przez nowe gwiazdy ogranicza się do ich najbliższego otoczenia. Ponieważ wcześniejsze badania Drogi Mlecznej i innych galaktyk spiralnych z poprzeczką dały podobne rezultaty, badacze spodziewają się, że ta prawidłowość jest powszechna wśród takich galaktyk.
Gdzie i kiedy szukać M83
M83 ma rektascensję 13 h 37 min i deklinację −29° 52′. Przy takiej deklinacji nie wschodzi w ogóle na północ od mniej więcej 60° N, a w Warszawie wznosi się najwyżej na około 8° nad południowym horyzontem, więc z większości Europy trudno ją wypatrzyć. Z półkuli południowej to łatwy cel: na południe od około 60° S nigdy nie zachodzi, a w okolicy 30° S przechodzi niemal przez zenit.
W październiku M83 jest na niebie blisko Słońca i nie da się jej obserwować. Pod koniec roku wraca na niebo poranne. W połowie kwietnia znajduje się po przeciwnej stronie nieba niż Słońce i wtedy góruje w środku nocy, a od maja do września widać ją na niebie wieczornym.
M83 ma obserwowaną wielkość gwiazdową około 7,5 mag i należy do najjaśniejszych galaktyk spiralnych na niebie. Tam, gdzie wznosi się wysoko ponad horyzont, można ją dostrzec nawet przez lornetkę, choć tylko jako małą, słabą, mglistą plamkę, a nie spiralę ze zdjęć. Na średnich szerokościach geograficznych półkuli północnej trudno ją zobaczyć nawet przez teleskop: Charles Messier, który obserwował ją z Paryża w 1781 roku, zanotował, że widać ją tylko przy największym skupieniu uwagi. NASA wskazuje czerwiec jako miesiąc, w którym najłatwiej ją obserwować; M83 znajduje się wtedy wieczorem w dogodnym położeniu. Zimnego gazu z tego obrazu nie da się jednak zobaczyć ani gołym okiem, ani przez żaden teleskop optyczny: promieniuje on w zakresie fal milimetrowych, które rejestrują tylko radioteleskopy, takie jak ALMA.
Źródła i licencje
- Obserwatorium ALMA, A swirling galaxy (5 października 2026) — Obraz i opis tego, co przedstawia (światło cząsteczek zimnego gazu, budulca gwiazd), 15 milionów lat świetlnych, podobieństwo M83 do Drogi Mlecznej, widok niemal dokładnie z góry. Licencja obrazu CC BY 4.0, zob. https://www.almaobservatory.org/en/copyright-notice/ . https://www.almaobservatory.org/en/audiences/a-swirling-galaxy/
- ESO, zdjęcie tygodnia (Picture of the Week) potw2640a (5 października 2026) — Pierwotna publikacja tego samego obrazu, z odnośnikiem do pracy naukowej i porównaniem w świetle widzialnym. https://www.eso.org/public/images/potw2640a/
- Koda, Egusa, Hirota i in., The Astrophysical Journal 986, 29 (2025), Dynamically Driven Evolution of Molecular Gas in the Barred Spiral Galaxy M83 Traced by CO J = 2–1/1–0 Line Ratio Variations — Mapa stosunku linii CO 2–1/1–0 z rozdzielczością 46 pc; stosunek niski między ramionami, wysoki w poprzeczce i ramionach (gęstość lub temperatura wyższa 2–3-krotnie), także w ramionach bez formowania się gwiazd, wyższy przy obszarach H II; wpływ gwiazd ograniczony do ich otoczenia; stan gazu wyznaczają budowa i rotacja galaktyki; prawdopodobnie powszechne wśród galaktyk spiralnych z poprzeczką. https://doi.org/10.3847/1538-4357/add1dc
- NASA, katalog obiektów Messiera Kosmicznego Teleskopu Hubble’a (Hubble Messier Catalog), Messier 83 — Gwiazdozbiór Hydry, obserwowana wielkość gwiazdowa 7,5 mag, jedna z najjaśniejszych galaktyk spiralnych, widoczna przez lornetkę, najłatwiej w czerwcu. https://science.nasa.gov/mission/hubble/science/explore-the-night-sky/hubble-messier-catalog/messier-83/
- SIMBAD (CDS), M 83 — Położenie: rektascensja 13 h 37 min 00,9 s, deklinacja −29° 51′ 57″ (J2000), V = 7,52. https://simbad.cds.unistra.fr/simbad/sim-id?Ident=M83
- JPL Horizons — Położenie Słońca od października 2026 do lipca 2027 roku, na podstawie którego obliczono, kiedy M83 można obserwować. https://ssd.jpl.nasa.gov/horizons/
- SEDS, baza danych obiektów Messiera (SEDS Messier Database), Messier 83 — Charles Messier skatalogował M83 w Paryżu 17 lutego 1781 roku i zanotował, że widać ją „tylko przy największym skupieniu”; na średnich szerokościach geograficznych półkuli północnej to jeden z najtrudniejszych obiektów Messiera. http://www.messier.seds.org/m/m083.html
