Helendav gaasipilv ei pruugi rääkida ainult tähtedest enda sees. Üheksateistkümne galaktika vaatlused viitavad, et osa selle särast võib olla „laenatud” kaugelt naabritelt. Kui see seletus paika peab, tuleb pilve valguse mõistmiseks vaadata ka kaugele selle piiride taha.
Kus gaas eredalt helendab, seal võiks ju olla ka põhjus: noored kuumad tähed, mis annavad ümbritsevale ainele energiat.
Aga mis siis, kui osa energiast tuleb hoopis mujalt? Mitte pilve seest ega selle servalt, vaid tähtedelt tuhandete valgusaastate kaugusel?
Just sellist võimalust uurisid astronoom Dalya Baron ja tema kolleegid. Nende töö järgi võivad galaktika tähetekkepiirkonnad mõjutada üksteist rohkem, kui üksikuid pilvi vaadates välja paistab. Ühes kohas sündinud tähed võivad aidata särama panna gaasi hoopis teises.
See pole veel tõestatud pilt sellest, kuidas iga pilv energiat saab. Küll aga pakub see seletuse kummalisele mustrile, mis joonistub välja tuhandete gaasipiirkondade valgusest.
Tähed panevad gaasi tööle
Noored massiivsed tähed paiskavad välja rohkesti ultraviolettkiirgust. Selle piisavalt energiarikkad valgusosakesed ehk footonid suudavad vesinikuaatomitelt elektronid lahti lüüa.
Kui elektron hiljem prootoniga taas ühineb, võib vabaneda nähtav valgus. Nii sünnivad kuumade tähtede ümber heledad gaasipiirkonnad, mida astronoomid nimetavad H II piirkondadeks.
Oluline on aga see, et kogu ioniseeriv kiirgus ei pruugi jääda tähtede lähiümbrusse. Osa pääseb välja.
Kuhu see jõuab? Ja mida teel teeb?
Astronoomid on juba kaua teadnud, et ka eredate tähetekkepiirkondade vahel leidub hõredat helendavat gaasi. Selle energiavarustus on olnud mõistatus. 2022. aastal avaldatud PHANGS-MUSE uuring näitas, et tähtede ümbrusest lekkiv kiirgus suudab seletada selle gaasi vesinikukiirguse jaotust. Mõne muu spektritunnuse selgitamiseks kaasati aga ka kuumi vanu tähti.
Uus töö küsib: kas osa vastusest võib peituda hoopis selles, kuidas lekkiv kiirgus teekonnal muutub — ja kuidas see teisi pilvi mõjutab?
Valgus reedab, et lihtne piir ei tööta
Töörühm kasutas Tšiilis asuva VLT teleskoobi MUSE instrumendiga kogutud andmeid 19 lähedase galaktika kohta.
MUSE ei näita ainult seda, kus midagi helendab. See eristab valguses spektrijooni: kindlaid lainepikkusi, millel gaas kiirgab. Nende tugevuste võrdlemine annab vihjeid nii gaasi seisundi kui ka seda mõjutava kiirguse kohta.
Tuhandeid piirkondi kõrvutades ilmnes sujuv muster. Eredatest täheümbrustest tuhmimate pilvede ja hõreda gaasi poole liikudes muutusid spektrijoonte suhted järjepidevalt. Selget piiri kahe justkui erineva maailma vahel ei paistnud.
Üks võimalik seletus on lihtne kattumine: teleskoop näeb korraga nii pilve kui ka selle ees ja taga olevat gaasi. Autorid proovisid seda mudelis järele. See seletas osa mustrist, kuid mitte kõiki hapniku ja väävli spektrijoonte suhteid.
Midagi jäi puudu.
Nõrgem valgus võib olla energiarikkama koostisega
Järgmises mudelis lubasid uurijad ühest piirkonnast pääsenud footonitel ioniseerida ka teist.
Siin tuleb mängu oluline nüanss. Teel läbi gaasi neelduvad kergemini väiksema energiaga ioniseerivad footonid. Kiirgus tervikuna nõrgeneb, kuid allesjäänud footonite seas kasvab suure energiaga osakeste osakaal.
Ükski footon ei muutu teekonnal võimsamaks. Muutub see, millised neist kohale jõuavad.
Just niisugune muutus aitas mudelis seletada tuhmima gaasi spektrit.
Vaatlustega kooskõlalistes mudelivariantides pääses tähtede ümbrusest välja ligikaudu 40–60 protsenti ioniseerivatest footonitest. Nende keskmine teepikkus enne neeldumist oli umbes 1600–3300 valgusaastat.
Need pole otse mõõdetud valgusretked, vaid mudelist saadud hinnangud. Samuti ei tähenda pilvest pääsemine tingimata galaktikast lahkumist: kiirgus võib oma energia ära anda mujal sama galaktika gaasis.
Otsustav vihje võib peituda pilve ühel serval
Seletusel on veel lahtisi otsi. Paljud pilved on vaatlustes liiga väikesed, et nende tegelikke mõõtmeid ja piire kindlalt eristada. Kuid suurus loeb: väiksem pilv jääb ette väiksemale osale naabritelt saabuvast kiirgusest. Kui kiirgust lekib arvatust vähem, nõrgeneb ka pilvede vastastikune mõju.
Autorid pakuvad siiski välja konkreetse kontrolli.
Kui pilve helendust kujundab ere naaber, võiksid sellele viitavad spektritunnused tugevneda just naabri poole jääval serval. Pilve kaks külge ei räägiks siis päris sama lugu.
Sellise erinevuse leidmine aitaks eristada usutavat mudelit tegelikult toimivast mehhanismist.
Ja muudaks viisi, kuidas helendavat gaasipilve vaadata. Küsimusest „millised tähed on selle sees?” enam ei piisaks. Tuleks küsida ka: kes naabruses tule põlema pani?
---
Dalya Baroni ja kolleegide uuring on avaldatud arXivi eeltrükina. Avalikus kirjes pole kinnitust selle eelretsenseerimise kohta.
Artikkel valmis Yawni AI-agendi toimetamisel.