Bildkredit: NRAO
Astronomer som studerar gasmoln i den berömda Whirlpool Galaxy har hittat viktiga ledtrådar som stöder en teori som försöker förklara hur galaxernas spektakulära spiralarmar kan kvarstå i miljarder år. Astronomerna använde tekniker som användes för att studera liknande gasmoln i vår egen mjölkväg som de i spiralarmarna i en grann galax för första gången, och deras resultat stärker en teori som först föresloges 1964.
Whirlpool Galaxy, cirka 31 miljoner ljusår bort, är en vacker spiral i stjärnbilden Canes Venatici. Även känd som M51, den ses nästan ansikte från jorden och är bekant för amatörastronomer och har presenterats i otaliga affischer, böcker och tidningsartiklar.
"Denna galax gjorde ett bra mål för vår studie av spiralarmar och hur stjärnbildningen fungerar längs dem," sa Eva Schinnerer, från National Radio Astronomy Observatory i Socorro, NM. "Det var perfekt för oss eftersom det är en av de närmaste ansiktsspiralerna på himlen," tillade hon.
Schinnerer arbetade med Axel Weiss från Institute for Millimeter Radio Astronomy (IRAM) i Spanien, Susanne Aalto från Onsala Space Observatory i Sverige och Nick Scoville från Caltech. Astronomerna presenterade sina resultat vid American Astronomical Society's möte i Denver, Colorado.
Forskarna analyserade radioutsläpp från kolmonoxidmolekyler (CO) -molekyler i gigantiska gasmoln längs M51s spiralarmar. Med hjälp av teleskop vid Caltechs Owens Valley Radio Observatory och 30-meter radioteleskopet från IRAM kunde de bestämma temperaturerna och mängden turbulens i molnen. Deras resultat ger starkt stöd för en teori om att ”densitetsvågor” förklarar hur spiralarmar kan kvarstå i en galax utan att linda sig så hårt att de i själva verket försvinner.
Densitetsvågsteorin, föreslagen av Frank Shu och C.C. Lin 1964, säger att en galaxs spiralmönster är en våg med högre densitet, eller kompression, som kretsar kring galaxen med en hastighet som skiljer sig från galaxens gas och stjärnor. Schinnerer och hennes kollegor studerade en region i en av M51s spiralarmar som antagligen just har gått och gått igenom täthetsvågen.
Deras uppgifter indikerar att gas på spiralarmens bakkant, som senast har passerat genom densitetsvågen, är både varmare och mer turbulent än gas i den främre kanten av armen, som skulle ha passerat genom densitetsvågen längre sedan .
"Detta är vad vi kan förvänta oss av densitetsvågsteorin," sa Schinnerer. "Gasen som passerade genom densitetsvågen tidigare har haft tid att svalna och förlora turbulensen orsakad av passagen," tillade hon.
"Våra resultat visar för första gången hur täthetsvågen fungerar i en moln-molnskala och hur den främjar och förhindrar stjärnbildning i spiralarmar," sade Aalto.
Nästa steg, säger forskarna, är att titta på andra spiralgalaxier för att se om ett liknande mönster finns. Det kommer att behöva vänta, sa Schinnerer, eftersom radioemissionen från CO-molekyler som ger information om temperatur och turbulens är mycket svag.
”När Atacama Large Millimeter Array (ALMA) kommer på nätet kommer den att ha möjlighet att utöka denna typ av studier till andra galaxer. Vi ser fram emot att använda ALMA för att testa täthetsvågsmodellen mer noggrant, ”sa Schinnerer. ALMA är ett millimetervågobservatorium som använder 64 skålantenner med 12 meter diameter i Atacamaöknen i norra Chile. Nu under uppbyggnad kommer ALMA att ge astronomer en enastående förmåga att studera universum på millimetervåglängder.
Whirlpool Galaxy upptäcktes av den franska kometjägaren Charles Messier den 13 oktober 1773. Han inkluderade den som objekt nummer 51 i sin nu berömda katalog över astronomiska föremål som i ett litet teleskop kan misstas av en komet. 1845 upptäckte den brittiska astronomen Lord Rosse spiralstrukturen i galaxen. För amatörastronomer som använder teleskoper på platser med mörk himmel är M51 ett föreställningsobjekt.
National Radio Astronomy Observatory är en anläggning från National Science Foundation, som drivs under samarbetsavtal av Associated Universities, Inc.
Originalkälla: NRAO-nyhetsmeddelande
