Astronomer har äntligen observerat något som förutses men aldrig har sett: en ström av stjärnor som förbinder de två magelliska molnen. På så sätt började de avslöja mysteriet kring Large Magellanic Cloud (LMC) och Small Magellanic Cloud (SMC). Och det krävde den extraordinära kraften från Europeiska rymdorganisationens (ESA) Gaia Observatory för att göra det.
De stora och små magelliska molnen (LMC och SMC) är dvärggalaxier till Vintergatan. Teamet av astronomer, ledat av en grupp vid University of Cambridge, fokuserade på molnen och på en speciell typ av mycket gammal stjärna: RR Lyrae. RR Lyrae-stjärnor är pulserande stjärnor som har funnits sedan molnens tidiga dagar. Molnen har varit svåra att studera eftersom de sprider sig brett, men Gaias unika utsikt över himlen har gjort det enklare.
De magelliska molnen är lite av ett mysterium. Astronomer vill veta om vår konventionella teori om galaxbildning gäller för dem. För att ta reda på det, måste de veta när molnen först närmade sig Vintergatan, och vad deras massa var vid den tiden. Cambridge-teamet har avslöjat några ledtrådar som hjälper till att lösa detta mysterium.
Teamet använde Gaia för att upptäcka RR Lyrae-stjärnor, vilket gjorde det möjligt för dem att spåra omfattningen av LMC, något som har varit svårt att göra tills Gaia kom med. De hittade en halo med låg ljusstyrka runt LMC som sträckte sig så långt som 20 grader. För att LMC ska hålla fast vid stjärnor så långt bort betyder det att det måste vara mycket mer massivt än tidigare trott. I själva verket kan LMC ha så mycket som 10 procent av massan som Vintergatan har.
Det hjälpte astronomer att svara på massfrågan, men för att verkligen förstå LMC och SMC behövde de veta när molnen anlände till Vintergatan. Men att spåra en satellitgalaxis bana är omöjligt. De rör sig så långsamt att en mänsklig livstid är en liten blip jämfört med dem. Detta gör deras omlopp väsentligen inte observerbar.
Men astronomer kunde hitta det näst bästa: den ofta förutsagda men aldrig observerade stjärnströmmen eller stjärnbryggan, som sträckte sig mellan de två molnen.
En stjärnström bildas när en satellitgalax känner gravitationen från en annan kropp. I detta fall tillät LMC: s gravitationskraft individuella stjärnor att lämna SMC och dras mot LMC. Stjärnorna lämnar inte på en gång, de lämnar individuellt över tid och bildar en ström eller bro mellan de två kropparna. Denna åtgärd lämnar en lysande spårning av deras väg över tid.
Astronomerna bakom denna studie tror att bron faktiskt har två komponenter: stjärnor strippade från SMC av LMC, och stjärnor strippade från LMC av Vintergatan. Denna bro av RR Lyrae-stjärnor hjälper dem att förstå historien om interaktioner mellan alla tre kropparna.
Den senaste interaktionen mellan molnen var för cirka 200 miljoner år sedan. Vid den tiden passerade molnen nära varandra. Denna handling bildade inte en utan två broar: en av stjärnor och en av gas. Genom att mäta förskjutningen mellan stjärnbryggan och gasbron hoppas de kunna minska tätheten på koronan av gas som omger Vintergatan.
Densiteten för Vintergatan Galactic Corona är det andra mysteriet som astronomer hoppas kunna lösa med hjälp av Gaia-observatoriet.
Galactic Corona består av joniserad gas vid mycket låg densitet. Detta gör det mycket svårt att observera. Men astronomer har granskat det intensivt eftersom de tror att koronaen kan hysa det mesta av det saknade baryoniska ämnet. Alla har hört talas om Dark Matter, den fråga som utgör 95% av materien i universum. Dark Matter är något annat än den normala saken som utgör bekanta saker som stjärnor, planeter och oss.
De övriga 5% av materien är baryonic materia, de bekanta atomerna som vi alla lär oss om. Men vi kan bara stå för hälften av 5% av den baryoniska frågan som vi tror måste existera. Resten kallas den saknade baryoniska saken, och astronomer tror att det antagligen finns i den galaktiska koronaen, men de har inte kunnat mäta den.
Att förstå den galaktiska koronaens täthet återförs till att förstå de magelliska molnen och deras historia. Det beror på att bron och stjärnor och gas som bildades mellan små och stora magelliska moln rörde sig i början med samma hastighet. Men när de närmade sig Vintergatan korona, utövade korona dra mot stjärnorna och gasen. Eftersom stjärnorna är små och täta i förhållande till gasen, reste de genom korona utan någon förändring i deras hastighet.
Men gasen uppförde sig annorlunda. Gasen var till stor del neutral väte och mycket diffus, och dess möte med Vintergatan korona bromsade den avsevärt. Detta skapade förskjutningen mellan de båda strömmarna.
Teamet jämförde de nuvarande platserna för gasströmmarna och stjärnorna. Genom att ta hänsyn till gasens densitet, och även hur länge båda molnen har varit i koronaen, kunde de sedan uppskatta densiteten för själva korona.
När de gjorde det visade deras resultat att det saknade baryonmaterialet kunde redovisas i koronaen. Eller åtminstone en betydande del av det skulle kunna. Så vad är slutresultatet av allt detta arbete?
Det ser ut som allt detta arbete bekräftar att både de stora och små magellanska molnen överensstämmer med vår konventionella teori om galaxbildning.
Mysteriet löst. Vägen att gå, vetenskap.
