Źródło zdjęcia: NRAO
Zespół astronomów korzystających z teleskopu Robert C. Byrd Green Bank Telescope (GBT) z National Science Foundation dokonał pierwszego ostatecznego wykrycia czegoś, co wydaje się być resztkami budulcowych formacji galaktyk - obojętnych chmur wodorowych - krążących wokół Galaktyki Andromedy, znajdującej się w konstelacja Andromedy, najbliższa duża galaktyka spiralna do Drogi Mlecznej.
To odkrycie może pomóc naukowcom zrozumieć strukturę i ewolucję Drogi Mlecznej i wszystkich galaktyk spiralnych. Może to również pomóc wyjaśnić, dlaczego niektóre młode gwiazdy w dojrzałych galaktykach są zaskakująco pozbawione ciężkich pierwiastków zawartych w ich współczesnych galaktykach.
„Uważa się, że gigantyczne galaktyki, takie jak Andromeda i nasza Droga Mleczna, powstają w wyniku powtarzających się połączeń z mniejszymi galaktykami oraz poprzez narastanie ogromnej liczby jeszcze„ chmur ”mniejszych mas - ciemnych obiektów, w których brakuje gwiazd, a nawet są zbyt małe, aby nazwać je galaktykami ”- powiedział David A. Thilker z Johns Hopkins University w Baltimore, Maryland. „Badania teoretyczne przewidują, że ten proces wzrostu galaktyki trwa do dziś, ale do tej pory astronomowie nie byli w stanie wykryć oczekiwanych„ bloków budulcowych ”niskiej masy w pobliskich galaktykach”.
Badania Thilkera zostały opublikowane w Astrophysical Journal Letters. Inni współautorzy to: Robert Braun z Holenderskiej Fundacji Badań w Astronomii; Rene A.M. Walterbos z New Mexico State University; Edvige Corbelli z Osservatorio Astrofisico di Arcetri we Włoszech; Felix J. Lockman i Ronald Maddalena z National Radio Astronomy Observatory (NRAO) w Green Bank, Wirginia Zachodnia; i Edward Murphy z University of Virginia.
Droga Mleczna i Andromeda powstały wiele miliardów lat temu w kosmicznej dzielnicy pełnej galaktycznych surowców - wśród których wodór, hel i zimna ciemna materia były głównymi składnikami. Do tej pory większość tego surowca została prawdopodobnie pochłonięta przez dwie galaktyki, ale astronomowie podejrzewają, że niektóre prymitywne chmury nadal pływają swobodnie.
Poprzednie badania ujawniły wiele chmur obojętnego wodoru atomowego, które znajdują się w pobliżu Drogi Mlecznej, ale nie są częścią jej dysku. Były one początkowo określane jako chmury dużych prędkości (HVC), kiedy zostały odkryte, ponieważ wydawały się poruszać z prędkościami trudnymi do pogodzenia z obrotem galaktycznym.
Naukowcy nie byli pewni, czy HVC zawierały elementy Drogi Mlecznej, które jak dotąd uniknęły schwytania, czy też śledziły gaz przyspieszany do nieoczekiwanych prędkości w wyniku procesów energetycznych (wiele supernowych) w Drodze Mlecznej. Odkrycie podobnych chmur związanych z galaktyką Andromedy potwierdza, że przynajmniej niektóre z tych HVC są rzeczywiście galaktycznymi blokami budulcowymi.
Astronomowie mogą używać radioteleskopów do wykrywania charakterystycznego 21-centymetrowego promieniowania emitowanego naturalnie przez obojętny wodór atomowy. Ogromną trudnością w analizie tych galaktycznych bloków o niskiej masie było to, że ich naturalna emisja radiowa jest wyjątkowo słaba. Nawet te najbliższe nam, chmury krążące wokół naszej Galaktyki, są trudne do zbadania z powodu poważnych niepewności odległości. „Wiemy, że HVC Drogi Mlecznej są stosunkowo blisko, ale dokładnie, jak blisko jest irytująco trudno określić”, powiedział Thilker.
Wcześniejsze próby znalezienia brakujących satelitów wokół zewnętrznych galaktyk w dobrze znanych odległościach zakończyły się niepowodzeniem ze względu na potrzebę bardzo czułego instrumentu zdolnego do generowania obrazów o wysokiej wierności, nawet w pobliżu jasnego źródła, takiego jak Galaktyka Andromeda.
Można uznać to zadanie za podobne do wizualnego rozróżnienia świecy umieszczonej w sąsiedztwie reflektora. Nowatorski projekt niedawno oddanego do użytku GBT znakomicie sprostał tym wyzwaniom i dał astronomom po raz pierwszy spojrzenie na zagraconą okolicę wokół Andromedy.
Galaktyka Andromeda była celem, ponieważ jest najbliższą masywną galaktyką spiralną. „W pewnym sensie bogaci się wzbogacają, nawet w kosmosie” - powiedział Thilker. „Wszystko inne jest jednakowe, można się spodziewać, że w pobliżu dużej galaktyki spiralnej znajdzie się więcej pierwotnych chmur niż na przykład w pobliżu małej galaktyki karłowatej. To sprawia, że Andromeda jest dobrym miejscem do patrzenia, zwłaszcza biorąc pod uwagę jego względną bliskość - zaledwie 2,5 miliona lat świetlnych od Ziemi. ”
To, co GBT było w stanie określić, to populacja 20 dyskretnych obojętnych chmur wodoru wraz z rozszerzonym składnikiem włókienkowym, które, jak sądzą astronomowie, są związane z Andromedą. Obiekty te, pozornie pod wpływem grawitacyjnego wpływu halo Andromedy, uważa się za gazowe chmury „brakujących” (być może zdominowanych przez ciemną materię) satelitów i ich pozostałości po fuzji. Znaleziono je w odległości 163 000 lat świetlnych od Andromedy.
Preferowane modele kosmologiczne przewidywały istnienie tych satelitów, a ich odkrycie może tłumaczyć brakującą „zimną ciemną materię” we Wszechświecie. Również potwierdzenie, że te obiekty o małej masie są wszechobecne wokół większych galaktyk, może pomóc rozwiązać zagadkę, dlaczego niektóre młode gwiazdy, znane jako gwiazdy karłowate G, są chemicznie podobne do tych, które ewoluowały miliardy lat temu.
W miarę starzenia się galaktyk rozwijają one większe stężenia ciężkich pierwiastków powstających w wyniku reakcji jądrowych w rdzeniach gwiazd i podczas kataklizmicznych wybuchów supernowych. Wybuchy te wyrzucają ciężkie pierwiastki do galaktyki, które następnie stają się planetami i zostają wchłonięte przez kolejne generacje gwiazd.
Analiza spektralna i fotometryczna młodych gwiazd Drogi Mlecznej i innych galaktyk pokazuje jednak, że istnieje pewna liczba młodych gwiazd, które są zaskakująco pozbawione ciężkich pierwiastków, co czyni je podobnymi do gwiazd, które powinny powstać we wczesnych stadiach ewolucji galaktycznej .
„Jednym ze sposobów wyjaśnienia tej dziwnej anomalii jest posiadanie świeżego źródła surowego materiału galaktycznego, z którego można tworzyć nowe gwiazdy” - powiedział Murphy. „Ponieważ chmury o dużej prędkości mogą być pozostałymi elementami budującymi galaktyki, zawierają prawie nieskazitelne stężenia wodoru, głównie wolne od metali ciężkich, które zasiewają starsze galaktyki”. Ich połączenie w duże galaktyki może zatem wyjaśnić, jak świeży materiał jest dostępny do tworzenia gwiazd karłowatych G.
Galaktyka Andromedy, znana również jako M31, jest jedną z niewielu galaktyk widocznych gołym okiem z Ziemi i jest postrzegana jako słaba plama w gwiazdozbiorze Andromedy. Patrząc przez skromny teleskop, Andromeda ujawnia również, że ma dwie wybitne galaktyki karłowate satelitarne, znane jako M32 i M110. Te krasnale, wraz z chmurami zbadanymi przez Thilkera i współpracowników, są skazane na ostateczne połączenie z Andromedą. Droga Mleczna, M33 i Galaktyka Andromeda oraz około 40 towarzyszy karłów stanowią tak zwaną „Grupę lokalną”.
Dziś Andromeda jest prawdopodobnie najbardziej zbadaną galaktyką inną niż Droga Mleczna. W rzeczywistości wiele rzeczy, które wiemy o naturze galaktyk, takich jak Droga Mleczna, poznano poprzez badanie Andromedy, ponieważ ogólne cechy naszej galaktyki ukryte są w naszym wewnętrznym punkcie obserwacyjnym. „W tym przypadku Andromeda jest dobrym analogiem do Drogi Mlecznej” - powiedział Murphy. „To wyjaśnia obraz. Życie w Drodze Mlecznej jest jak próba ustalenia, jak wygląda twój dom od wewnątrz, bez wychodzenia na zewnątrz. Jeśli jednak spojrzysz na domy sąsiadów, możesz poczuć, jak może wyglądać Twój dom. ”
GBT to największy na świecie w pełni sterowalny radioteleskop.
National Radio Astronomy Observatory to placówka National Science Foundation, obsługiwana na podstawie umowy o współpracy przez Associated Universities, Inc.
Oryginalne źródło: NRAO News Release
