En bro af stjerner forbinder to dværggalakser

De magellanske skyer, de to største satellitgalakser i Mælkevejen, synes at være forbundet med en bro, der strækker sig over 43, 000 lysår, ifølge et internationalt hold af astronomer ledet af forskere fra University of Cambridge. Opdagelsen er rapporteret i journalen Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society ( MNRAS ) og er baseret på den galaktiske stjernetælling, der udføres af European Space Observatory, Gaia.

I de sidste 15 år, videnskabsmænd har ivrigt ventet på dataene fra Gaia. Den første del af informationen fra satellitten blev frigivet for tre måneder siden og er frit tilgængelig for alle. Dette datasæt af hidtil uset kvalitet er et katalog over positionerne og lysstyrken af ​​en milliard stjerner i vores Mælkevejsgalakse og dens omgivelser.

Hvad Gaia har sendt til Jorden er unikt. Satellittens vinkelopløsning svarer til Hubble-rumteleskopets, men i betragtning af dets større synsfelt, den kan dække hele himlen i stedet for en lille del af den. Faktisk, Gaia bruger det største antal pixels til at tage digitale billeder af himlen til ethvert rumbåret instrument. Endnu bedre, Observatoriet har ikke kun et teleskop, men to, deler det en meter brede brændplan.

I modsætning til typiske teleskoper, Gaia peger ikke bare og stirrer:den snurrer konstant rundt om sin akse, fejer hele himlen på mindre end en måned. Derfor, den måler ikke kun stjernernes øjeblikkelige egenskaber, men sporer også deres ændringer over tid. Dette giver en perfekt mulighed for at finde en række forskellige genstande, for eksempel stjerner, der pulserer eller eksploderer - også selvom det ikke er det, satellitten primært er designet til.

Cambridge-holdet koncentrerede sig om området omkring de magellanske skyer og brugte Gaia-dataene til at udvælge pulserende stjerner af en bestemt type:de såkaldte RR Lyrae, meget gammel og kemisk uudviklet. Da disse stjerner har eksisteret siden de tidligste dage af skyernes eksistens, de giver et indblik i parrets historie. At studere de store og små magellanske skyer (henholdsvis LMC og SMC) har altid været vanskeligt, da de breder sig ud over et stort område. Men med Gaias udsigt over hele himlen, dette er blevet en meget nemmere opgave.

Omkring Mælkevejen, skyerne er de klareste, og største, eksempler på dværgsatellitgalakser. Kendt af menneskeheden siden historiens begyndelse (og for europæere siden deres første rejser til den sydlige halvkugle) er de magellanske skyer forblevet en gåde til dato. Selvom skyerne har været en konstant del af himlen, astronomer har først for nylig haft mulighed for at studere dem i detaljer.

Hvorvidt skyerne passer til den konventionelle teori om galaksedannelse eller ej, afhænger kritisk af deres masse og tidspunktet for deres første tilgang til Mælkevejen. Forskerne ved Cambridges Institute of Astronomy fandt spor, der kunne hjælpe med at besvare begge disse spørgsmål.

For det første, RR Lyrae-stjernerne opdaget af Gaia blev brugt til at spore omfanget af den store magellanske sky. LMC'en viste sig at have en uklar lavlysstyrke "halo", der strækker sig så langt som 20 grader fra dens centrum. LMC ville kun være i stand til at holde på stjernerne på så store afstande, hvis det var væsentligt større end hidtil antaget, i alt måske så meget som en tiendedel af massen af ​​hele Mælkevejen.

En nøjagtig timing af skyernes ankomst til galaksen er umulig uden viden om deres baner. Desværre, satellitbaner er svære at måle:på store afstande, objektets bevægelse på himlen er så lille, at den simpelthen ikke kan observeres over en menneskelig levetid. I mangel af en bane, Dr. Vasily Belokurov og kolleger fandt den næstbedste ting:en stjernestrøm.

Strømme af stjerner dannes, når en satellit - en dværggalakse eller en stjernehob - begynder at mærke tidevandskraften fra den krop, den kredser omkring. Tidevandet strækker satellitten i to retninger:mod og væk fra værten. Som resultat, i periferien af ​​satellitten, to åbninger dannes:små områder, hvor satellittens tyngdekraft balanceres af værtens træk. Satellitstjerner, der kommer ind i disse områder, finder det nemt at forlade satellitten helt og begynde at kredse om værten. Langsomt, stjerne efter stjerne forlader satellitten, efterlader et lysende spor på himlen, og dermed afsløre satellittens kredsløb.

"Stjernestrømme omkring skyerne blev forudsagt, men observerede aldrig, " forklarer Dr. Belokurov. "Efter at have markeret placeringen af ​​Gaia RR Lyrae på himlen, vi var overraskede over at se en smal brolignende struktur, der forbinder de to skyer. Vi tror, ​​at denne 'bro' i det mindste delvist er sammensat af stjerner fjernet fra Den Lille Sky af den Store. Resten kan faktisk være LMC-stjernerne, der er trukket fra den af ​​Mælkevejen."

Forskerne mener, at RR Lyrae-broen vil hjælpe med at afklare historien om samspillet mellem skyerne og vores galakse.

"Vi har sammenlignet formen og den nøjagtige position af Gaia-stjernebroen med computersimuleringerne af de magellanske skyer, når de nærmer sig Mælkevejen", forklarer Dr. Denis Erkal, medforfatter til undersøgelsen. "Mange af stjernerne i broen ser ud til at være blevet fjernet fra SMC i den seneste interaktion, for omkring 200 millioner år siden, da dværggalakserne passerede relativt tæt på hinanden. "Vi mener, at som et resultat af den forbiflyvning, ikke kun stjernerne, men også brintgas blev fjernet fra SMC. Ved at måle offset mellem RR Lyrae og brintbroer, vi kan sætte begrænsninger på tætheden af ​​den gasformige galaktiske korona."

Sammensat af ioniseret gas med meget lav densitet, den varme galaktiske korona er notorisk svær at studere. Alligevel, det har været genstand for intens undersøgelse, fordi videnskabsmænd mener, at det kan indeholde det meste af det manglende baryoniske - eller almindelige - stof. Astronomer forsøger at estimere, hvor dette manglende stof (de atomer og ioner, der udgør stjerner, planeter, støv og gas) er. Man mener, at de fleste, eller endda alle, af disse forsvundne baryoner er i coronaen. Ved at måle koronadensiteten på store afstande håber de at løse denne gåde.

Under det tidligere møde mellem den lille og store magellanske sky, både stjerner og gas blev revet ud af den lille sky, danner en tidevandsstrøm. I første omgang, gassen og stjernerne bevægede sig med samme hastighed. Imidlertid, da skyerne nærmede sig vores galakse, Mælkevejens korona udøvede en modstandskraft på dem begge. Stjernerne, er relativt lille og tæt, slog gennem coronaen uden ændringer i deres hastighed. Imidlertid, den mere spinkle neutrale brintgas bremsede betydeligt i koronaen. Ved at sammenligne stjernernes og gassens nuværende placering, under hensyntagen til gassens tæthed og hvor lang tid skyerne har tilbragt i koronaen, holdet estimerede tætheden af ​​koronaen. Dr. Erkal konkluderer, "Vores estimat viste, at koronaen kunne udgøre en betydelig del af de forsvundne baryoner, i overensstemmelse med tidligere uafhængige teknikker. Med problemet med forsvundne baryon tilsyneladende løst, den nuværende model for galaksedannelse holder godt til den øgede undersøgelse, der er mulig med Gaia."