Bildkredit: NRAO
Ett team av astronomer som använder National Science Foundation: s Robert C. Byrd Green Bank Telescope (GBT) har gjort den första avgörande upptäckten av vad som verkar vara de kvarvarande byggstenarna i galaxbildningen - neutrala vätgasmoln - svärmande runt Andromeda-galaxen, belägen i Andromedakonstellationen, den närmaste stora spiralgalaxen till Vintergatan.
Denna upptäckt kan hjälpa forskare att förstå strukturen och utvecklingen av Vintergatan och alla spiralgalaxier. Det kan också hjälpa till att förklara varför vissa unga stjärnor i mogna galaxer förvånansvärt är borta från de tunga elementen som deras samtida innehåller.
”Jättegalaxer, som Andromeda och vår egen mjölkväg, tros bildas genom upprepade sammanslagningar med mindre galaxer och genom tillträde av ett stort antal ännu molniga" moln "- mörka föremål som saknar stjärnor och till och med är för små för att kalla galaxer. , ”Sa David A. Thilker från Johns Hopkins University i Baltimore, Maryland. "Teoretiska studier förutspår att denna process med galaktisk tillväxt fortsätter idag, men astronomer har hittills inte kunnat upptäcka de förväntade" byggstenarna "med låg massa som faller i närliggande galaxer.”
Thilkers forskning publiceras i Astrophysical Journal Letters. Andra bidragsgivare inkluderar: Robert Braun från Nederländerna Foundation for Research in Astronomy; Rene A.M. Walterbos från New Mexico State University; Edvige Corbelli från Osservatorio Astrofisico di Arcetri i Italien; Felix J. Lockman och Ronald Maddalena från National Radio Astronomy Observatory (NRAO) i Green Bank, West Virginia; och Edward Murphy från University of Virginia.
Vintergatan och Andromeda bildades för många miljarder år sedan i en kosmisk stadsdel fylld med galaktiska råvaror - bland vilka väte, helium och kall mörk materia var primära beståndsdelar. Just nu har det mesta av detta råmaterial troligen sladdat av de två galaxerna, men astronomer misstänker att vissa primitiva moln fortfarande flyter fritt.
Tidigare studier har avslöjat ett antal moln med neutralt atomväte som ligger nära Vintergatan men inte en del av disken. Dessa kallades ursprungligen som höghastighetsmoln (HVC) när de först upptäcktes eftersom de tycktes röra sig med hastigheter som är svåra att förena med galaktisk rotation.
Forskare var osäkra på om HVC: er bestod av byggstenar i Vintergatan som hittills undkommit fångst, eller om de spårade gas accelererade till oväntade hastigheter genom energiska processer (flera supernovaer) inom Vintergatan. Upptäckten av liknande moln bundna till Andromeda Galaxy stärker fallet att åtminstone några av dessa HVC: er verkligen är galaktiska byggstenar.
Astronomer kan använda radioteleskop för att upptäcka den karakteristiska strålningen på 21 centimeter som avges naturligt av neutralt atomväte. Den stora svårigheten att analysera dessa galaktiska byggstenar med låg massa har varit att deras naturliga radioemission är extremt svag. Även de som är närmast oss, moln som kretsar kring vår galax, är svåra att studera på grund av allvarliga avstånd osäkerheter. "Vi vet att Milky Way HVC är relativt nära, men exakt hur nära är galet svårt att fastställa," sa Thilker.
Tidigare försök att hitta saknade satelliter kring yttre galaxer på välkända avstånd har inte lyckats på grund av behovet av ett mycket känsligt instrument som kan producera högkvalitativa bilder, även i närheten av en ljus källa som Andromeda Galaxy.
Man kan tänka sig den här uppgiften liknar att visuellt urskilja ett ljus placerat intill en strålkastare. Den nya designen av den nyligen beställda GBT mötte dessa utmaningar briljant och gav astronomer sin första titt på det röriga området runt Andromeda.
Andromeda-galaxen var riktad eftersom den är den närmaste massiva spiralgalaxen. "På något sätt blir de rika rikare, även i rymden," sa Thilker. Allt annat lika skulle man förvänta sig att hitta mer urbana moln i närheten av en stor spiralgalax än till exempel en liten dvärggalax. Detta gör Andromeda till ett bra ställe att titta på, särskilt med tanke på dess relativa närhet - bara 2,5 miljoner ljusår från jorden. ”
Det GBT kunde klämma fast var en befolkning på 20 separata neutrala vätmoln, tillsammans med en utökad glödtrådskomponent, som astronomerna tror är båda associerade med Andromeda. Dessa föremål, till synes under gravitationspåverkan av Andromedas gloria, anses vara de gasformiga molnen från de "saknade" (kanske mörkretsdominerade) satelliterna och deras sammanslagningsrester. De hittades inom 163 000 ljusår från Andromeda.
Gynnade kosmologiska modeller har förutspådt att dessa satelliter finns, och deras upptäckt skulle kunna stå för några av de saknade "kalla mörka ämnena" i universum. Bekräftelse av att dessa lågmassaobjekt är allestädes närvarande runt större galaxer kan också hjälpa till att lösa mysteriet om varför vissa unga stjärnor, kända som G-dvärgstjärnor, liknar kemiskt de som utvecklats för miljarder år sedan.
När galaxerna åldras utvecklar de större koncentrationer av tunga element som bildas av kärnreaktionerna i kärnorna i stjärnorna och i de katastrofiska explosionerna av supernovaer. Dessa explosioner sprider tunga element ut i galaxen, som sedan blir planeter och tas upp i nästa generation av stjärnor.
Spektral och fotometrisk analys av unga stjärnor i Vintergatan och andra galaxer visar emellertid att det finns ett visst antal unga stjärnor som förvånansvärt är tappade av tunga element, vilket gör att de liknar stjärnor som borde ha bildats i de tidiga stadierna av galaktisk utveckling .
"Ett sätt att redogöra för denna konstiga anomali är att ha en ny källa av rått galaktiskt material för att bilda nya stjärnor," sade Murphy. "Eftersom moln med hög hastighet kan vara de kvarvarande byggstenarna i galaxbildningen, innehåller de nästan orörliga vätkoncentrationer, mestadels fria från tungmetaller som fröer äldre galaxer." Deras sammanslagning i stora galaxer kan därför förklara hur färskt material finns tillgängligt för bildandet av G-dvärgstjärnor.
Andromeda-galaxen, även känd som M31, är en av endast ett fåtal galaxer som är synliga från jorden med det obelagda ögat och ses som en svag fläck i stjärnbilden Andromeda. När det ses genom ett blygsamt teleskop avslöjar Andromeda också att det har två framstående galaxer med satellitdvärg, kända som M32 och M110. Dessa dvärgar, tillsammans med molnen som studerats av Thilker och kollaboratörer, är dömda att till slut smälta samman med Andromeda. Vintergatan, M33 och Andromeda-galaxen plus cirka 40 dvärgkamrater, utgör vad som kallas ”lokal grupp”.
Idag är Andromeda kanske den mest studerade galaxen annan än Vintergatan. Faktum är att många av de saker vi vet om naturen hos galaxer som Vintergatan lärdes genom att studera Andromeda, eftersom de övergripande funktionerna i vår egen galax är förklädda av vår inre utsiktspunkt. "I det här fallet är Andromeda en bra analog för Vintergatan," sade Murphy. ”Det klargör bilden. Att bo inom Vintergatan är som att försöka bestämma hur ditt hus ser ut från insidan, utan att kliva utomhus. Men om du tittar på grannarnas hus kan du få en känsla för hur ditt eget hem kan se ut. "
GBT är världens största fullt styrbara radioteleskop.
National Radio Astronomy Observatory är en anläggning från National Science Foundation, som drivs under samarbetsavtal av Associated Universities, Inc.
Originalkälla: NRAO-nyhetsmeddelande
