SONATA BIS: DINGLE - pył w galaktykach

Troje naukowców z Departamentu Badań Podstawowych NCBJ otrzymało granty NCN SONATA BIS, które pozwolą im zbudować lub wzmocnić własne grupy badawcze w Instytucie. Projekt zatytułowany „DINGLE - Pył w galaktykach: Patrząc na jego emisję” przygotowała dr Ambra Nanni z Zakładu Astrofizyki NCBJ. Autorka tak wyjaśnia jego założenia:

Tuż po Wielkim Wybuchu, Wszechświat składał się tylko z wodoru i helu.

Musimy poczekać na narodziny pierwszych gwiazd, aby zobaczyć pojawienie się cięższych pierwiastków (metali), które mogą być syntetyzowane tylko w ich wnętrzach, gdzie temperatury sięgają dziesiątek milionów stopni. Metale są później uwalniane w ośrodku międzygwiezdnym pod koniec gwiezdnej ewolucji, a z gazu wzbogaconego metalami powstają nowe pokolenia gwiazd. Proces ten jest znany jako cykl życia metali w galaktykach. Metale stanowią tylko 2% całej widzialnej materii, ale dają początek prawie wszystkiemu, co widzimy na Ziemi, w tym istotom żywym.

Podczas swojej ewolucji gwiazdy mogą stracić znaczną część masy, tworząc wokół siebie gęstą i wydłużoną obwiednię okołogwiazdową. Jest to jedno z głównych miejsc powstawania małych cząstek stałych pochodzących z dostępnych metali, znanych jako "ziarna pyłu". W przestrzeni kosmicznej, około połowa metali ulega kondensacji w pyle. Pomimo tego, że pył stanowi niewielki ułamek (1%) całkowitej materii widzialnej, odgrywa on kluczową rolę w ewolucji obiektów zasiedlających Wszechświat, w tym w tworzeniu gwiazd i planet, które mogłyby być schronieniem dla życia.

Jedynym sposobem, w jaki możemy badać właściwości pyłu wokół gwiazd i w galaktykach jest badanie jego wpływu na promieniowanie gwiazd. Istotnie, ziarna pyłu pochłaniają promieniowanie gwiazd, nagrzewają się i ponownie emitują tę energię na dłuższych falach. Tak więc ogólnym efektem tego procesu jest modyfikacja promieniowania pierwotnie emitowanego przez gwiazdy, a co za tym idzie, promieniowania, które otrzymujemy i które badamy. Efekt ten jest wyraźnie pokazany na rysunku: w górnym panelu widzimy Drogę Mleczną w paśmie widzialnym. Chmury pyłu obecne w płaszczyźnie galaktycznej pochłaniają światło z gwiazd i powodują powstawanie pewnych "czarnych plam". W dolnym panelu Droga Mleczna jest pokazana w paśmie podczerwieni, w którym promieniuje pył. Widzimy więc jasną emisję w płaszczyźnie galaktycznej. Dzięki zastosowaniu wiarygodnych modeli teoretycznych światła emitowanego przez gwiazdy i przetwarzanego przez pył, możliwe jest wyprowadzenie fizycznych właściwości galaktyk i zbadanie jak pył ewoluuje od początku Wszechświata do dnia dzisiejszego.

Projekt DINGLE ma na celu modelowanie powstawania pyłu wokół tracących na masie gwiazd oraz w ośrodku międzygwiezdnym galaktyk, a także opracowanie wiarygodnego opisu absorpcji i reemisji światła z ziaren pyłu. Celem jest badanie pyłu w różnych galaktykach i porównanie naszych modeli teoretycznych z ich obserwacjami.

Projekt zwiększy nasze zrozumienie cyklu życia metali i pyłu od pierwszych utworzonych galaktyk do dnia dzisiejszego.