Πόσα νεαρά και πόσα γηραιά άστρα υπάρχουν σε έναν γαλαξία;
Τις τελευταίες δεκαετίες έχουν δοθεί απαντήσεις σε πολλά ερωτήματα στον τομέα της Αστροφυσικής. Εντούτοις, υπάρχουν ακόμη αρκετά ανοικτά θέματα τα οποία μελετώνται από διάφορες επιστημονικές ομάδες ανά τον κόσμο. Ένα τέτοιο ζήτημα είναι η αναλογία των νεαρών και γηραιών άστρων σε γαλαξίες -διαφόρων μορφολογικών τύπων- του κοντινού σύμπαντος. Στην πιο γενική και απλούστερη μορφή του, το ερώτημα που τίθεται είναι “πόσα νεαρά και πόσα γηραιά άστρα υπάρχουν σε έναν γαλαξία;”.
Εικόνα 1: Απεικόνιση γαλαξιών διαφορετικών μορφολογικών τύπων (αρχίζοντας από ελλειπτικούς γαλαξίες στην επάνω σειρά και καταλήγοντας, σταδιακά, σε εξελιγμένους σπειροειδείς στην κάτω σειρά). Η συγκεκριμένη απεικόνιση έγινε με υπέρθεση παρατηρήσεων σε διαφορετικά οπτικά φίλτρα (μπλε, πράσινο και κίτρινο) και υποδεικνύει τη σύνθεση των αστρικών πληθυσμών σε κάθε γαλαξία. Είναι φανερό ότι οι ελλειπτικοί γαλαξίες έχουν πιο «κιτρινωπό» χρώμα (πράγμα που υποδεικνύει γηραιότερο αστρικό πληθυσμό), ενώ πηγαίνοντας σταδιακά σε πιο εξελιγμένους σπειροειδείς γαλαξίες το χρώμα γίνεται πιο μπλε (πράγμα που υποδεικνύει περισσότερη περιεκτικότητα σε νεαρά αστέρια). Η περιεκτικότητα αυτή σε γηραιά και νεαρά αστέρια υπολογίσθηκε για πρώτη φορά με συστηματικό τρόπο από ερευνητές του ΕΑΑ και παρουσιάζεται στην εργασία Nersesian et al. (2019, A&A, 624, 80).
Σε πρόσφατη μελέτη, ερευνητές του ΕΑΑ σε συνεργασία με επιστημονικές ομάδες του εξωτερικού (Nersesian et al. 2019, A&A, 624, 80) εξετάζουν αυτό ακριβώς το ερώτημα. Στο πλαίσιο της έρευνάς της, η επιστημονική ομάδα μελετά την ενεργειακή κατανομή περίπου 800 κοντινών γαλαξιών. Οι παρατηρήσεις, των υπό μελέτη συστημάτων υπάρχουν στη βάση δεδομένων “DustPedia” (hnp://dustpedia.astro.noa.gr). Το “DustPedia” αποτελεί ιδανική “δεξαμενή” γαλαξιών του κοντινού μας σύμπαντος (με αποστάσεις μικρότερες από σχεδόν 130 εκατομμύρια έτη φωτός) όλων των μορφολογικών τύπων (ελλειπτικούς, φακοειδείς, σπειροειδείς, ανώμαλης μορφολογίας).
Η ενεργειακή κατανομή αυτών των γαλαξιών σε διαφορετικά μήκη κύματος (από το υπεριώδες έως και το μακρινό υπέρυθρο), μοντελοποιήθηκε με τον κώδικα CIGALE (hnps://cigale.lam.fr). Με αυτόν τον τρόπο υπολογίσθηκαν “δομικές” ιδιότητές τους, όπως η συνολική αστρική μάζα, η μάζα της κοσμικής σκόνης, καθώς και ο ρυθμός αστρογένεσης του κάθε γαλαξία. Επιπλέον υπολογίσθηκε, για πρώτη φορά, το ποσοστό της λαμπρότητας του γαλαξία που παράγεται από τα νεαρά άστρα, για κάθε μορφολογικό τύπο. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της μελέτης, ανάλογα με τη μορφολογία του εκάστοτε γαλαξία, αλλάζει και η προέλευση της λαμπρότητάς του.
Συγκεκριμένα, στους ελλειπτικούς γαλαξίες, η λαμπρότητα που προέρχεται από τα νεαρά άστρα είναι σχεδόν μηδενική. Στους διάφορους μορφολογικούς τύπους των σπειροειδών γαλαξιών, η λαμπρότητα των νεαρών άστρων αυξάνει απότομα και φτάνει έως το 1/4 της συνολικής λαμπρότητας του γαλαξία, ενώ σε γαλαξίες παλαιότερου τύπου και ανώμαλης μορφολογίας, το ποσοστό αυτό παραμένει περίπου σταθερό. Εξαίρεση αποτελούν οι υπέρλαμπροι τοπικοί γαλαξίες (ULIRGs). Σε σχέση με αυτή την ιδιαίτερη κατηγορία γαλαξιών, πρόσφατα αποτελέσματα σχετικής μελέτης (Paspaliaris et al., 2020), δείχνουν ότι το ποσοστό της λαμπρότητας των νεαρών άστρων (σε σχέση με τη συνολική λαμπρότητα του γαλαξία) εκτινάσσεται στο 60%.
Εικόνα 2. Αριστερά: Ο λόγος της λαμπρότητας των γηραιών και νεαρών άστρων ως προς τη συνολική λαμπρότητα του γαλαξία (κόκκινα και μπλε σημεία αντίστοιχα) για καθέναν από τους 16 μορφολογικούς τύπους των γαλαξιών της βάσης δεδομένων DustPedia [ξεκινώντας από τους ελλειπτικούς (αριστερά) πηγαίνοντας προς τους ανώμαλης μορφολογίας (δεξιά)]. Η πράσινη καμπύλη αντιπροσωπεύει προσαρμογή spline ανάμεσα στους διάφορους μορφολογικούς τύπους γαλαξιών. Δεξιά: Ο αντίστοιχος λόγος της λαμπρότητας των γηραιών και νεαρών αστεριών ως προς τη συνολική λαμπρότητα του γαλαξία (κόκκινα και μπλε σημεία αντίστοιχα), με τη διαφορά ότι τώρα έχει ληφθεί υπόψη και η επίδραση της κοσμικής σκόνης (κίτρινα σημεία). Εδώ φαίνεται ότι τα ποσοστά της λαμπρότητας και των δύο αστρικών πληθυσμών γίνονται χαμηλότερα, ενώ η λαμπρότητα που υπολείπεται επανεκπέμπεται από την κοσμική σκόνη στα υπέρυθρα μήκη κύματος (κίτρινα σημεία). Από τη μελέτη Nersesian et al. (2019, A&A, 624, 80).
Συνδυάζοντας τα αποτελέσματα των παραπάνω μελετών, έχουμε πλέον μια πιο ολοκληρωμένη απάντηση στο ερώτημα της αστρικής σύνθεσης των γαλαξιών. Η ομάδα του ΕΑΑ που συμμετέχει στη συγκεκριμένη έρευνα αποτελείται από τους Δρα Μ. Ξυλούρη, Δρα Α. Νερσεσιάν, Ε-Δ. Πασπαλιάρη, Β.Α. Μασούρα και Σ. Κατσιώλη.
