Billedkredit: NRAO
Et team af astronomer, der bruger National Science Foundation's Robert C. Byrd Green Bank Telescope (GBT), har foretaget den første afsluttende detektion af, hvad der ser ud til at være de resterende byggesten til galaksedannelse - neutrale brintskyer - sværmende omkring Andromeda-galaksen, der ligger i Andromeda-stjernebilledet, den nærmeste store spiralgalakse til Mælkevejen.
Denne opdagelse kan hjælpe forskere med at forstå strukturen og udviklingen af Mælkevejen og alle spiralgalakser. Det kan også hjælpe med at forklare, hvorfor visse unge stjerner i modne galakser overraskende er ude af de tunge elementer, som deres samtidige indeholder.
”Gigantiske galakser, ligesom Andromeda og vores egen Mælkevej, menes at danne sig gennem gentagne fusioner med mindre galakser og gennem akkretionen af et stort antal endnu mindre masse” skyer ”- mørke genstande, der mangler stjerner og endda er for små til at kalde galakser , ”Sagde David A. Thilker fra Johns Hopkins University i Baltimore, Maryland. "Teoretiske undersøgelser forudsiger, at denne proces med galaktisk vækst fortsætter i dag, men astronomer har hidtil ikke været i stand til at registrere de forventede lavmasse 'byggesten', der falder i nærliggende galakser, indtil nu. '
Thilkers forskning er offentliggjort i Astrophysical Journal Letters. Andre bidragydere inkluderer: Robert Braun fra den hollandske fond for forskning i astronomi; Rene A.M. Walterbos fra New Mexico State University; Edvige Corbelli fra Osservatorio Astrofisico di Arcetri i Italien; Felix J. Lockman og Ronald Maddalena fra National Radio Astronomy Observatory (NRAO) i Green Bank, West Virginia; og Edward Murphy fra University of Virginia.
Mælkevejen og Andromeda blev dannet for mange milliarder af år siden i et kosmisk kvarter fyldt med galaktiske råmaterialer - blandt hvilke brint, helium og koldt mørkt stof var primære bestanddele. På nuværende tidspunkt er det meste af dette råmateriale sandsynligvis goblet op af de to galakser, men astronomer har mistanke om, at nogle primitive skyer stadig flyder fri.
Tidligere undersøgelser har afsløret et antal skyer med neutralt atombrint, der er i nærheden af Mælkevejen, men ikke en del af disken. Disse blev oprindeligt omtalt som højhastighedsskyer (HVC'er), da de først blev opdaget, fordi de så ud til at bevæge sig med hastigheder, der var vanskelige at forene med galaktisk rotation.
Videnskabsmænd var usikre på, om HVC'er omfattede byggesten af Mælkevejen, der hidtil var undgået indfangning, eller om de spores gas accelereret til uventede hastigheder ved energiske processer (flere supernovaer) i Mælkevejen. Opdagelsen af lignende skyer bundet til Andromeda Galaxy styrker sagen, at i det mindste nogle af disse HVC'er faktisk er galaktiske byggesten.
Astronomer er i stand til at bruge radioteleskoper til at detektere den karakteristiske 21-centimeter stråling, der udsendes naturligt af neutralt atombrint. Den store vanskelighed med at analysere disse lavmasse galaktiske byggesten har været, at deres naturlige radioemission er ekstremt svag. Selv de nærmeste til os, skyer, der kredser rundt om vores Galaxy, er vanskelige at studere på grund af alvorlig afstandsusikkerhed. ”Vi ved, at HVC'erne for Mælkevejen er relativt i nærheden, men præcist hvor tæt det er vanvittigt svært at bestemme,” sagde Thilker.
Tidligere forsøg på at finde manglende satellitter omkring eksterne galakser i velkendte afstande har været mislykkede på grund af behovet for et meget følsomt instrument, der er i stand til at fremstille high-fidelity-billeder, selv i nærheden af en lys kilde som Andromeda Galaxy.
Man kan overveje denne opgave svarende til at visuelt skelne et stearinlys placeret ved siden af en spotlight. Det nye design af den nyligt bestilte GBT imødekom disse udfordringer strålende og gav astronomer deres første blik på det rodede kvarter omkring Andromeda.
Andromeda Galaxy var målrettet, fordi det er den nærmeste massive spiral galakse. ”På en eller anden måde bliver de rige rigere, selv i rummet,” sagde Thilker. ”Alt andet lige ville man forvente at finde flere urskyer i nærheden af en stor spiral galakse end for eksempel i nærheden af en lille dværg galakse. Dette gør Andromeda til et godt sted at se ud, især i betragtning af dens relative nærhed - kun 2,5 millioner lysår fra Jorden. ”
Hvad GBT var i stand til at fastlægge var en befolkning på 20 adskilte neutrale brintskyer sammen med en udvidet filamentkomponent, som astronomerne mener, begge er forbundet med Andromeda. Disse objekter, tilsyneladende under gravitationspåvirkning fra Andromedas glorie, menes at være de gasformige skyer af de "manglende" (måske dominerede mørke stof) satellitter og deres fusionsrester. De blev fundet inden for 163.000 lysår fra Andromeda.
Foretrukne kosmologiske modeller har forudsagt eksistensen af disse satellitter, og deres opdagelse kunne forklare nogle af de manglende “kolde mørke stoffer” i universet. Bekræftelse af, at disse objekter med lav masse er allestedsnærværende omkring større galakser, kan hjælpe med at løse mysteriet om, hvorfor visse unge stjerner, kendt som G-dværgstjerner, kemisk ligner dem, der udviklede sig for milliarder af år siden.
Når galakser ældes, udvikler de større koncentrationer af tunge elementer dannet af de nukleare reaktioner i stjernekernerne og i de kataklysmiske eksplosioner af supernovaer. Disse eksplosioner sprøjter tunge elementer ud i galaksen, som derefter bliver planeter og bliver optaget i den næste generation af stjerner.
Spektral og fotometrisk analyse af unge stjerner i Mælkevejen og andre galakser viser imidlertid, at der er et vist antal unge stjerner, der overraskende er ude af tunge elementer, hvilket får dem til at ligne stjerner, der burde have dannet sig i de tidlige stadier af galaktisk udvikling .
”En måde at redegøre for denne mærkelige afvigelse er at have en frisk kilde til råt galaktisk materiale, som man kan danne nye stjerner til,” sagde Murphy. "Da skyer med høj hastighed kan være de resterende byggesten til galaksedannelse, indeholder de næsten uberørte koncentrationer af brint, for det meste fri for tungmetaller, der frøer ældre galakser." Deres fusion i store galakser kunne derfor forklare, hvordan frisk materiale er tilgængeligt til dannelse af G-dværgstjerner.
Andromeda-galaksen, også kendt som M31, er en af kun få galakser, der er synlige fra Jorden med det uden hjælp, og ses som en svag plet i stjernebilledet Andromeda. Når det ses gennem et beskedent teleskop, afslører Andromeda også, at det har to fremtrædende satellit-dværggalakser, kendt som M32 og M110. Disse dværge sammen med de skyer, der er undersøgt af Thilker og samarbejdspartnere, er dømt til i sidste ende at fusionere med Andromeda. Mælkevejen, M33 og Andromeda-galaksen plus ca. 40 dværgkompagnier, udgør det, der kaldes ”den lokale gruppe”.
I dag er Andromeda måske den mest studerede galakse bortset fra Mælkevejen. Faktisk blev mange af de ting, vi kender til naturen af galakser som Mælkevejen, lært ved at studere Andromeda, da de overordnede træk ved vores egen galakse er forklædt af vores indre udsigtspunkt. "I dette tilfælde er Andromeda en god analog til Mælkevejen," sagde Murphy. ”Det tydeliggør billedet. At bo inde i Mælkevejen er som at prøve at bestemme, hvordan dit hus ser ud indefra, uden at træde udendørs. Men hvis du ser på naboernes huse, kan du få en følelse af, hvordan dit eget hjem kan se ud. ”
GBT er verdens største fuldt styrbare radioteleskop.
National Radio Astronomy Observatory er en facilitet fra National Science Foundation, der drives under samarbejdsaftale af Associated Universities, Inc.
Original kilde: NRAO nyhedsmeddelelse
