Võimalik, et olete näinud Andromeeda galaktika (M31) sellest isegi aru saamata. Massiivne spiraalgalaktika paistab öötaevas halli spindlikujulise laiguna, mis on õigetes tingimustes palja silmaga nähtav. See on meile lähim suur galaktika ja astronoomid on seda palju uurinud.
Nüüd on astronoomid kasutanud Hubble'i kosmoseteleskoopi Andromeeda tohutu kuuma gaasi halo kaardistamiseks.
Teadlased nimetavad galaktikaid ümbritseva gaasi halo ümberkujuliseks galaktiliseks keskkonnaks (CGM). CGM on hajus ja peaaegu nähtamatu. Kuid kuna teadlased saavad tehnoloogiat selle põhjalikumaks uurimiseks, hakkavad nad mõistma selle olulist rolli galaktika evolutsioonis. Nad arvavad, et CGM on tähtede moodustava materjali oluline allikas ja et see reguleerib galaktika gaasivarustust.
'See on täis vihjeid galaktika mineviku ja tulevase evolutsiooni kohta ning lõpuks saame seda oma lähima galaktilise naabri juures väga üksikasjalikult uurida.'
kaas-uurija Samantha Berek Yale'i ülikoolist New Havenis, Connecticutis.
Uues uuringus kasutas teadlaste meeskond Kosmilise päritolu spektrograaf (COS) Hubble'i kosmoseteleskoobis (HST), et kaardistada Andromeda CGM. Uuringu pealkiri on ' Projekt AMIGA: Andromeda ringgalaktiline sööde. ” Juhtautor on Nicolas Lehner Notre Dame'i ülikoolist Indianas. Uuring avaldati ajakirjas The Astrophysical Journal.
Uuring näitab, et Andromeeda halo on vaieldamatult suurim objekt öötaevas, me lihtsalt ei näe seda. See ulatub 1,3 miljoni valgusaasta kaugusele Andromeeda keskusest, mis on umbes poolel teel meie galaktikast. Mõnes suunas ulatub see veelgi kaugemale, kuni 2 miljoni valgusaastani. Ja Andromeeda halo põrkab tegelikult kokku Linnutee haloga.
2,5 miljoni valgusaasta kaugusel asuv majesteetlik spiraal-Andromeeda galaktika on meile nii lähedal, et paistab sügistaevas kõrgel sigarikujulise valguselaikuna. Kui selle gaasilist halo saaks palja silmaga näha, oleks see umbes kolm korda suurem kui Suure Vankri laius – see on öise taeva suurim tunnus. Pildi krediit: NASA , SEE , J. DePasquale ja E. Wheatley ( STScI ) ja Z. Levay
CGM-is on ka palju rohkem üksikasju, kui teadlased arvasid. Sellel on kaks kihilist osa: väliskesta sees on sisemine gaasikest. Sisemine kest on dünaamilisem ja välimine kest kuumem ja sujuvam. Teadlaste meeskond arvab, et sisemine kest on supernoovade väljavoolu tõttu dünaamilisem ja turbulentsem.
'Leiame, et umbes poole miljoni valgusaastani ulatuv sisemine kest on palju keerulisem ja dünaamilisem,' selgitas uuringujuht Nicolas Lehner Indiana Notre Dame'i ülikoolist. “Väliskest on siledam ja kuumem. See erinevus tuleneb tõenäoliselt supernoova aktiivsuse mõjust galaktika kettale, mis mõjutab otsesemalt sisemist halot, ”ütles Lehner Pressiteade .
Supernoovadele viitab mitte ainult sisemise halo dünaamiline olek. See on ka gaasi enda koostis. Meeskond avastas gaasist palju raskemaid elemente, mis tekivad massiivsete tähtede südametes ja levivad kosmosesse plahvatavate supernoovade abil.
CGM-is olev gaas eraldab ise veidi energiat, kuid seda on äärmiselt raske näha. Teadlased uurisid seda, jälgides kaugete kvasarite ultraviolettvalgust, kui see läbib halo. Seda ultraviolettkiirgust neelab Maa atmosfäär, nii et seda ei saa maapinnalt jälgida. Kuid Hubble näeb seda madalal maakera orbiidil (LEO).
Meeskond leidis 43 kvasarit, mis on meie vaatenurgast Andromeda taga. Kuna need on hajutatud üle galaktika laiuse ja laiuse, said teadlased uurida halo mitmes kohas. Nad jälgisid, kuidas kaugete kvasarite ultraviolettvalgus neeldus CGM-i erinevates piirkondades erinevalt. Meeskond kasutas Hubble'i COS-i, et tuvastada süsinikust, ränist ja hapnikust ioniseeritud gaasi.
See illustratsioon näitab 43 kvasari asukohta, mida teadlased kasutasid Andromeeda gaasilise halo uurimiseks. Need kvasarid – mustade aukude toitega aktiivsete galaktikate väga kauged säravad tuumad – on hajutatud kaugele halo taha, võimaldades teadlastel uurida mitut piirkonda. Vaadates läbi tohutu halo kvasarite valgust, jälgis meeskond, kuidas see valgus neeldub halo ja kuidas see neeldumine erinevates piirkondades muutub. Taustkvaasaridest tuleva valguse neeldumise jälgimisega saavad teadlased uurida halo materjali. Pildi autoriteet: NASA, ESA ja E. Wheatley (STScI)
See pole esimene kord, kui juhtivteadur Lehner on Andromeedat uurinud, jälgides kaugete kvasarite valgust. 2015. aastal avaldas ta koos kolleegidega Andromeeda pilootuuringu, mis põhines vaid kuue kvasari valgusel. See uuring näitas, kui suur ja massiivne on Andromeda CGM, kuid see ei paljastanud kogu keerukust. Seda tööd nimetati ' Tõendid massiivse, laiendatud ringgalaktilise keskkonna kohta Andromeeda galaktika ümber ” ja avaldati ka ajakirjas The Astrophysical Journal.
'Varem oli galaktikast miljoni valgusaasta raadiuses väga vähe teavet – ainult kuus kvasarit. See uus programm annab palju rohkem teavet selle Andromeeda halo sisemise piirkonna kohta, ”selgitas kaasuurija J. Christopher Howk Notre Dame'ist. 'Gaasi sondeerimine selles raadiuses on oluline, kuna see kujutab endast Andromeeda gravitatsioonilist mõjusfääri.'
Meeskond mõõtis ka gaasi kiirust sisemises ja välimises halodes. Nii tegid nad kindlaks, et sisemine kest on dünaamilisem kui välimine kest. Sisemine kest näitab mitut kiiruse komponenti, väliskest aga ainult ühte kiiruse komponenti. Kiiruse mõõtmised võimaldasid neil ka kindlaks teha, et välimine halo on gravitatsiooniliselt seotud Andromeedaga.
'See on murranguline galaktika halo keerukuse jäädvustamiseks väljaspool meie Linnuteed.'
Uuringujuht Nicolas Lehner Notre Dame'i ülikoolist Indianas.
'Galaktikaid ümbritsevate tohutute gaasihalode mõistmine on tohutult oluline,' selgitas kaasuurija Samantha Berek Yale'i ülikoolist New Havenis, Connecticutis. 'See gaasireservuaar sisaldab kütust tulevaste tähtede moodustumiseks galaktikas, samuti väljavoolu sellistest sündmustest nagu supernoova. See on täis vihjeid galaktika mineviku ja tulevase evolutsiooni kohta ning lõpuks saame seda oma lähima galaktilise naabri juures väga üksikasjalikult uurida.
Andromeda on tõesti meie ainus võimalus CGM-i nii üksikasjalikult uurida. Meie asukoht Linnutees muudab võimatuks Linnutee enda CGM-i uurimise. Ja ükski teine suur galaktika pole piisavalt lähedal, et meie praegune tehnoloogia saaks sel viisil uurida. Kauged galaktikad tunduvad nii väikesed, et spektroskoopia jaoks pole piisavalt taustakvaasareid. Iga galaktika taga asuv kvasar pakub teadlastele vaatevälja.
See uuringu pilt näitab kaugete kvasarite asukohta ja nende vaatejooni Andromeda CGM-i kaudu. Silt nimetab neid QSO-deks või kvaasitäheobjektideks. Avatud punased ringid on 25 varem omandatud kvasarivaatejoont ja täidetud ringid on 18, mis omandati selles uuringus esmakordselt. Hallid plussmärgid on neutraalse vesiniku vaatlused, mis on tehtud Green Banki teleskoobiga. Pildi krediit: Lehner et al, 2020.
'See on tõeliselt ainulaadne eksperiment, sest ainult Andromeda puhul on meil teavet selle halo kohta mitte ainult ühes või kahes, vaid üle 40-s, ' selgitas Lehner. 'See on murranguline galaktika halo keerukuse jäädvustamiseks väljaspool meie Linnuteed.'
Kuigi me ei saa Linnutee CGM-i otse uurida, väidavad teadlased, et nad saavad selle uuringu põhjal järeldada selle teatud omadusi. Oma uuringus kirjutavad nad, et 'on tõenäoline, et MW-l on samamoodi jahe ja soe-kuum ioniseeritud CGM' ning et Linnutee ja Andromeeda CGM 'peavad tõenäoliselt juba kattuma ja üksteisega suhtlema.'
Hubble'i kosmoseteleskoobil on 2,4 m peegel ja James Webbi kosmoseteleskoobil 6,5 m peegel. LUVOIR kääbus neid mõlemaid massiivse 15-meetrise peegliga. Pilt: NASA
Praeguse seisuga on Andromeeda ainus galaktika, mida saab sel viisil kontrollida. Kuid tulevikus see muutub. Tuleviku UV-kosmoseteleskoobid nagu LOE (Suur UV/Optical/IR Surveyor) oma tohutu 15-meetrise peegliga peaks võimaldama teadlastel uurida galaktikate CGM-e väljaspool meie kohalikku rühma. Selles mõttes annab see uuring meile ülevaate võimalikest tulevastest tulemustest.
'Nii projekt SÕBER on andnud meile ka pilguheit tulevikku,“ ütles Lehner.