Bildkredit: Chandra
En ny bild från Chandra X-Ray Observatory visar en avlägsen galax som brukade se ut som vår egen mjölkväg krascha i ett kluster av galaxer med 7,5 miljoner kilometer i timmen. Kraften i denna kollision är så stark att det omgivande väte i galaxen avrivs, vilket bara lämnar skelettens spiralarmar. Utan väte har ny stjärnbildning i galaxen stoppat. Även om galaxkollisioner har sett tidigare, är detta den snabbaste och våldsamaste som någonsin har sett.
Släpande 200 000 ljusår långa strömmar av skummande gas, en galax som en gång var som vår Vinterväg strimlas när den kastar sig 4,5 miljoner mil per timme genom hjärtat i en avlägsen galaxklynge. I denna ovanligt våldsamma kollision med omgivande klustergas avskalas galaxen ner till sina skelettspiralarmar när den tappas ut av nytt väte för att skapa nya stjärnor.
Galaxens otydliga bortgång erbjuder nya ledtrådar för att lösa mysteriet om vad som händer med spiralgalaxier i ett våldsamt universum. Vyer över det tidiga universum visar att spiralgalaxer en gång var mycket mer omfattande i rika galaxkluster. Men de verkar ha försvunnit under kosmisk tid. Var har dessa "saknade kroppar" försvunnit?
Astronomer använder ett brett utbud av teleskop och analystekniker för att genomföra en "CSI" eller Crime Scene Investigator-stil-blick på vad som händer med denna galax i dess klustras grova grannskap. "Det är ett tydligt fall av galaxattack och batteri," säger William Keel från University of Alabama. "Det här är första gången vi har en fullständig svit med resultat från sådana olika tekniker som visar brottet som begås och sättet fungerar."
Keel och kollegor lägger fram det "kriminaltekniska beviset" för galaxens sena liv, i en serie presentationer idag i Atlanta, Ga., Vid det 203: e mötet i American Astronomical Society. Astronomer har samlat bevisen genom att kombinera en mängd diagnostiska observationer från teleskop som analyserar galaxens utseende i röntgen, optiskt och radioljus. Parallella observationer vid olika våglängder spårar hur stjärnor, gas och damm kastas runt och rivs från den bräckliga galaxen, kallad C153. Även om sådana "nödställda" galaxer har sett tidigare, är denna undergång ovanligt snabb och våldsam. Galaxen tillhör ett kluster av galaxer som slängde in i ett annat kluster för cirka 100 miljoner år sedan. Denna galax tog banan av banan när den föll längs en bana rakt genom den täta kärnan i det kolliderande klustret.
"Detta hjälper till att förklara de konstiga röntgen- och radioutsläppen vi ser," säger Keel. "Galaxen är ett laboratorium för att studera hur gas kan tas bort när den flyger genom den heta klustergas, stänger av stjärnfödelse och förvandlar galaxen."
Det första förslaget om galaktisk kaos i detta kluster kom 1994 när Very Large Array-radioteleskopet nära Socorro, NM, upptäckte ett ovanligt antal radiogalaxer i klustret, kallad Abell 2125. Radiokällor spårar både stjärnbildning och utfodring av centrala svarta hål i galaxkluster. Radioobservationerna visade också att C153 stod ut från de andra galaxerna som en exceptionellt kraftfull radiokälla.
Keels team inledde ett omfattande program med ytterligare observationer för att avslöja detaljer om galaxerna. "Detta var utformat för att se vad sambandet kan vara mellan händelser på 10 miljoner ljusårskalan i klusterfusionen och vad som händer djupt i enskilda galaxer," säger Keel.
Röntgenobservationer från ROSAT-satelliten (en akronym för Roentgen Satellite) visade att klustret innehåller enorma mängder 36 miljoner grader Fahrenheit (20 miljoner graders Kelvin) gas som omsluter galaxerna. Gasen koncentreras till två huvudklumpar snarare än smidigt fördelad över klustret, som vanligtvis är fallet.
Detta förstärkte misstanken att två galaxkluster faktiskt kolliderar. I mitten till slutet av 1990-talet vände astronomer Mayall 4-meter teleskop och WIYN 3,5 meter teleskop vid Kitt Peak National Observatory på klustret för att analysera stjärnljuset via spektroskopi. De hittade många stjärnbildande system och till och med aktiva galaktiska svarta hål drivna av kollisionen. Den sönderfallande galaxen C153 stod dramatiskt ut när KPNO-teleskop användes för att fotografera klustret i färg.
Astronomer tränade sedan NASA: s Hubble Space Telescope (HST) på C153 och löst en bisar form. De fann att galaxen ser ovanligt klumpig ut med många unga stjärnkluster och kaotiska dammfunktioner. Förutom de störda funktionerna på galaxens disk, visade HST också att ljuset i svansen främst tillskrivs den senaste stjärnbildningen, vilket ger en direkt länk till strippningen av galaxen när den passerade genom klusterkärnan. Gas komprimerad längs galaxens framkant, som snö före en plog, antände en eldstorm av ny stjärnfödelse. Bevis på ny stjärnstjärnor kommer också från det optiska spektrumet som erhölls vid det tio meter stora Telini-teleskopet på Hawaii. Spektrumet gör det möjligt för forskarna att uppskatta tiden sedan den senaste stjärntillverkningen.
Denna slutsats förstärktes ytterligare när Mosaikameran på Kitt Peaks Mayall-teleskop fann en mycket lång svans av utsträckt gas som kom ut ur galaxen. Svansen genererades tydligen delvis av en orkan med stjärnvindar som kokade av de nya stjärnfödda regionerna och blåstes bakåt när galaxen strimmar genom den omgivande heta gasen i klustret.
Spektroskopiska observationer med Gemini-teleskopet gjorde det möjligt för astronomer att åldersdatera starburst. De upptäcker att 90 procent av C153: s blått ljus kommer från en befolkning av stjärnor som är 100 miljoner år gamla. Denna ålder motsvarar den tid galaxen borde ha gått igenom den tätaste gasen i klusterkärnan.
Gemini-spektroskopiska observationerna visar att stjärnorna är i ett regelbundet rörelsemönster runt mitten, som vanligt för skivgalaxer. Det finns dock flera utbredda gasmoln som rör sig oberoende av stjärnorna. "Detta är en viktig ledtråd om att något utöver gravitationskrafter måste vara i arbete, eftersom stjärnor och gas svarar på samma sätt på rent gravitationskrafter," säger Keel. "Med andra ord, galaxens gas vet inte vad stjärnorna gör."
NASA: s Chandra röntgenobservatorium upptäckte att de svalare molnen som upptäcktes med optiska teleskoper och en tillhörande radiofunktion är inbäddade i ett mycket större gasflöde av flera miljoner grader. Chandras uppgifter indikerar att denna heta gas antagligen anrikades i tunga element av starburst och drevs ut ur galaxen genom dess supersoniska rörelse genom det mycket större gasmolnet som genomsyrar klustret.
Sammantaget ger dessa observationer bevis på att ramtrycket för yttre gas i klustret avlägsnar galaxens egen gas. Denna process har länge antagits för att redogöra för den tvingade utvecklingen av klustergalaxier. Dess efterdyningar har sett på flera sätt. Några exempel i närheten, Seyferts Sextet och Stefan's Quintet, är snäva kluster som visar efterdyningarna av kollisioner med hög hastighet.
Galaxen C153 är avsedd att förlora de sista resterna av sina spiralarmar och bli en intetsägande S0-typ av galax med en central utbuktning och skiva, men ingen spiralarmstruktur. Dessa typer av galaxer är vanliga i de täta galaxkluster som idag ses. Astronomer planerar att göra nya observationer med Gemini igen 2004 för att studera dynamiken i gasen och stjärnorna i svansen.
Vetenskapsteammedlemmarna är William Keel (University of Alabama), Frazer Owen (National Radio Astronomy Observatory), Michael Ledlow (Gemini Observatory) och Daniel Wang (University of Massachusetts).
NASA: s Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala., Hanterar Chandra-programmet för Office of Space Science, NASA: s huvudkontor, Washington. Northrop Grumman från Redondo Beach, Kalifornien, tidigare TRW, Inc., var den främsta utvecklingsentreprenören för observatoriet. Smithsonian Astrophysical Observatory kontrollerar vetenskap och flygoperationer från Chandra X-ray Center i Cambridge, Mass.
Originalkälla: Chandra News Release
