Afiliacja: Departament Badań Podstawowych (BP4), Zakład Astrofizyki, Narodowe Centrum Badań Jądrowych
Największa znana do tej pory galaktyka spiralna została odkryta przez astronoma Davida Malina w 1986 roku. Na cześć odkrywcy nazwano ją Malin 1. Jest to galaktyka o niskiej jasności powierzchniowej. Jej jasność – oglądana z Ziemi – jest mniejsza od jasności otaczającego ją nieba (tzn. w świetle widzialnym jest prawie przezroczysta). Ramiona spiralne Malin 1 są bardzo rozproszone i z jakiegoś powodu galaktyka ta produkuje bardzo mało gwiazd.
Malin 1 znajduje się w odległości 366 Mpc (czyli 1,2 miliarda lat świetlnych) od Ziemi. Dla porównania, odległość do galaktyki Andromedy wynosi tylko 2,5 miliona lat świetlnych. Średnica Malin 1 to około 200 kpc, czyli prawie 660 000 lat świetlnych. Dla porównania, szacowana średnica Drogi Mlecznej to tylko 100 000 lat świetlnych. Średnica naszej Galaktyki jest więc prawie siedem razy mniejsza niż średnica Malin 1.
Przez prawie 30 lat od odkrycia Malin 1 naukowcy starali się rozwikłać szereg zagadek związanych z tym monstrualnym, a równocześnie prawie przezroczystym, obiektem. Próbowano odpowiedzieć na pytania o to, jakie były początkowe warunki jej powstania oraz jaka była historia galaktyki. Jak to się stało, że jest ona tak ogromna? Czy tworzą się w niej nowe gwiazdy? Czy zawiera pył międzygalaktyczny? Jaka jest jej metaliczność? Dopiero najnowsze obserwacje, uzyskane dzięki wysokiej czułości teleskopu ALMA (o którym pisaliśmy już wielokrotnie na łamach Delty, np. w \(\Delta^7_{21}\)), pozwoliły na odkrycie części tajemnic skrywanych przez Malin 1.
Jak pewnie stali Czytelnicy Delty pamiętają, metaliczność w astronomii to pojęcie różne od metaliczności, do jakiej jesteśmy przyzwyczajeni. W astronomii pojęcie metali odnosi się do wszystkich pierwiastków w układzie okresowym, które nie są wodorem lub helem.
Malin 1 jest tak wielką galaktyką, że obserwacje instrumentem MUSE na teleskopie VLT (Very Large Telescope), które odbyły się w 2021 roku i trwały prawie 1,5 godziny, pozwoliły na zbadanie jedynie 1/4 jej obszaru, w tym centralnej części galaktyki. Na ich podstawie dr Junais, pracujący wtedy w Zakładzie Astrofizyki w Narodowym Centrum Badań Jądrowych, opublikował badania sugerujące, że Malin 1 posiada silnie rozszerzony dysk gwiazdotwórczy, w którym promieniowanie pochodzące z młodych obszarów gwiazdotwórczych jest tłumione przez pył międzygwiazdowy. Było to przełomowe odkrycie, gdyż do tej pory analizowano dane pochodzące z galaktyk o niskiej jasności powierzchniowej, przy założeniu, że ilość znajdującego się w nich pyłu jest zbyt mała, by mieć znaczenie. Także mierzona metaliczność Malin 1 okazała się zaskakująca. W centrum galaktyki jest wyższa od metaliczności Słońca (!), a następnie opada i utrzymuje w miarę stałą wartość w zewnętrznym dysku.
Rys. 1. Pierwsze zdjęcie Malin 1 z opisującego jej przypadkowe odkrycie artykułu Bothun, Impey, Malin i Mould, The Astrophysical Journal, 1987
Kilka miesięcy później, wykorzystując w obserwacjach teleskop ALMA, ten sam zespół naukowy, tym razem pod przewodnictwem dr. Gaspara Galaza z Instituto de Astrofísica, Pontificia Universidad Católica w Santiago w Chile, zaobserwował emisję cząsteczek tlenku węgla w centrum Malin 1 (patrz rys. 2), a także potencjalne emisje w trzech innych regionach dysku. Odkrycie to pozwoliło na oszacowanie masy wodoru molekularnego (który jest gazem umożliwiającym tworzenie się nowych gwiazd w galaktykach) oraz średnią gęstość powierzchniową gazu molekularnego.
Wyniki otrzymane przez zespół (oba artykuły zostały opracowane w tym samym zespole naukowym) pokazują nie tylko, że Malin 1 bardzo powoli tworzy nowe gwiazdy i ma ekstremalnie niską ogólną gęstość powierzchniową gazu molekularnego, ale także, że gwiazdy tworzą się tylko w niektórych miejscach dysku galaktyki. Wyniki analizy sugerują, że galaktyki tak duże i rozproszone jak Malin 1 tworzą gwiazdy w wielu miejscach wzdłuż swoich ogromnych ramion spiralnych.
Rys. 2. Detekcja emisji ciągłej i linii \(^{12}CO (1-0)\) za pomocą teleskopu ALMA. Lewy panel przedstawia kolorowy obraz optyczny z pracy Boissier i inni (2016). Panele po prawej stronie pokazują powiększone obrazy centrum Malin 1 z nałożoną detekcją linii \(^{12}CO (1-0)\) (panel górny) oraz kontinuum (panel dolny). Czerwona elipsa w lewym dolnym rogu każdego panelu reprezentuje rozmiar wiązki ALMA. Z artykułu Galaz i inni (2024)
Tekst opracowany na podstawie artykułów: Junais i inni ,,MUSE observations of the giant low surface brightness galaxy Malin 1: Numerous HII regions, star formation rate, metallicity, and dust attenuation” – opublikowany w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics w styczniu 2024 r. oraz Gaspar Galaz i inni ,,First Detection of Molecular Gas in the Giant Low Surface Brightness Galaxy Malin 1” – opublikowany w czasopiśmie The Astrophysical Journal Letters w listopadzie 2024 r.
Cierpliwość w przypadku Malin 1 była niezbędna, gdyż dopiero po 30 latach od jej odkrycia dysponujemy teleskopami pozwalającymi nie tylko na obrazowanie tak słabo świecącej i ogromnej galaktyki, ale także na analizę jej własności fizycznych przy pomocy obserwacji poszczególnych linii emisyjnych. Przygoda z Malin 1 pewnie dopiero się zaczyna, czekamy na dalsze obserwacje i analizy, gdyż nadal nie wiemy, w jaki sposób została uformowana tak wielka galaktyka.