Hydrogenhalo løfter sløret for vores galaktiske hjem

Nogle gange kræver det mange træer at se skoven. I tilfælde af den seneste opdagelse foretaget af astronomer ved University of Arizona, præcis 732, 225. Bortset fra at i dette tilfælde, "skoven" er et slør af diffus hydrogengas, der omslutter Mælkevejen, og hvert "træ" er en anden galakse observeret med 2,5-meter teleskopet fra Sloan Digital Sky Survey.

Efter at have kombineret dette svimlende antal spektre - registrerede bølgelængdemønstre, der afslører spor om et kosmisk måls natur - rapporterer UA -astronomerne Huanian Zhang og Dennis Zaritsky om de første detektioner af diffust brint, der vandrer rundt i en stor glorie omkring Mælkevejen. En sådan glorie var blevet postuleret baseret på, hvad astronomer vidste om andre galakser, men aldrig direkte observeret.

Astronomer har længe vidst, at de mest fremtrædende træk ved en typisk spiralgalakse som vores Mælkevejen - en central bule omgivet af en skive og spiralarme - kun tegner sig for den mindre del af dens masse. Hovedparten af ​​den manglende masse mistænkes for at ligge i såkaldt mørkt stof, en postuleret, men endnu ikke direkte observeret form for stof, der menes at udgøre størstedelen af ​​stof i universet. Mørkt stof udsender ingen elektromagnetisk stråling af nogen art, det interagerer heller ikke med "normalt" stof (som astronomer kalder baryonisk stof), og er derfor usynlig og uopdagelig ved direkte billeddannelse.

Det menes, at det mørke stof i en typisk galakse opholder sig i en mere eller mindre sfærisk glorie, der strækker sig 10 til 30 gange længere ud end afstanden mellem midten af ​​vores galakse og solen, ifølge Zaritsky, en professor i UAs afdeling for astronomi og vicedirektør for UA's Steward Observatory.

"Vi udleder dens eksistens gennem dynamiske simuleringer af galakser, "Forklarer Zaritsky." Og fordi forholdet mellem normalt stof og mørkt stof nu er meget velkendt, for eksempel ved måling af den kosmiske mikrobølge baggrund, vi har en ret god idé om, hvor meget baryonisk stof der skal være i glorie. Men når vi tilføjer alle de ting, vi kan se med vores instrumenter, vi får kun cirka halvdelen af ​​det, vi forventer, så der skal være meget baryonisk stof, der venter på at blive opdaget. "

Ved at kombinere et så stort antal spektre, Zaritsky og Zhang, en postdoktor i Institut for Astronomi/Steward Observatory, dækkede en stor del af rummet omkring Mælkevejen og fandt ud af, at diffus hydrogengas opsluger hele galaksen, som ville tegne sig for en stor del af galaksens baryoniske masse.

"Det er som at kigge gennem et slør, "Sagde Zaritsky." Vi ser diffust brint i alle retninger, vi ser. "

Han påpegede, at dette ikke er første gang, der er blevet opdaget gas i glorier omkring galakser, men i disse tilfælde, hydrogenet er i en anden fysisk tilstand.

"Der er skyer af brint i galaksehaloen, som vi har kendt til længe kaldet skyer med høj hastighed, "Sagde Zaritsky." Disse er blevet opdaget gennem radioobservationer, og de er virkelig skyer - du ser en kant, og de bevæger sig. Men den samlede masse af dem er lille, så de kunne ikke være den dominerende form for brint i glorie. "

Da iagttagelse af vores egen galakse er lidt som at prøve at se, hvordan et ukendt hus ser ud, mens det er begrænset til et rum indeni, astronomer er afhængige af computersimuleringer og observationer af andre galakser for at få en idé om, hvordan Mælkevejen kan se ud for en fremmed observatør millioner af lysår væk.

Til deres undersøgelse, planlagt til forudgående online -offentliggørelse den Natur Astronomi 's websted den 18. april, forskerne sigtede gennem de offentlige databaser i Sloan Digital Sky Survey og ledte efter spektre taget af andre galakserforskere uden for vores Mælkevej i en smal spektrallinie kaldet hydrogen alfa. At se denne linje i et spektrum fortæller om tilstedeværelsen af ​​en bestemt brinttilstand, der er forskellig fra langt størstedelen af ​​brint, der findes i universet.

I modsætning til på Jorden, hvor hydrogen opstår som en gas bestående af molekyler af to hydrogenatomer bundet sammen, hydrogen findes som enkeltatomer i det ydre rum, og de kan være positivt eller negativt ladede, eller neutral. Neutralt brint udgør et lille mindretal i forhold til dets ioniserede (positive) form, som udgør mere end 99,99 procent af gassen, der spænder over universets intergalaktiske kløfter.

Medmindre neutrale brintatomer får energi af noget, de er ekstremt vanskelige at opdage og forbliver derfor usynlige for de fleste observationsmetoder, hvorfor deres tilstedeværelse i Mælkevejens glorie havde unddraget astronomer indtil nu. Selv i andre galakser, glorier er svære at fastgøre.

"Du ser ikke bare et smukt billede af en glorie omkring en galakse, "Zaritsky sagde." Vi udleder tilstedeværelsen af ​​galaktiske glorier fra numeriske simuleringer af galakser og fra det, vi ved om, hvordan de dannes og interagerer. "

Zaritsky forklarede, at baseret på disse simuleringer forskere ville have forudsagt tilstedeværelsen af ​​store mængder hydrogengas, der strækker sig langt ude fra Mælkevejens centrum, men forbliver forbundet med galaksen, og data indsamlet i denne undersøgelse bekræfter tilstedeværelsen af ​​netop det.

"Den gas, vi opdagede, gør ikke noget særlig mærkbart, "sagde han." Det snurrer ikke så hurtigt som for at indikere, at det er i gang med at blive slynget ud af galaksen, og det ser ikke ud til at falde indad mod det galaktiske centrum, enten. "

En af udfordringerne i denne undersøgelse var at vide, om det observerede brint faktisk var i en glorie uden for Mælkevejen, og ikke bare en del af selve galaktisk disk, Sagde Zaritsky.

"Når du ser ting overalt, de kunne være meget tæt på os, eller de kunne være meget langt væk, sagde han. "Du ved det ikke."

Svaret på dette spørgsmål, også, var i "træerne, "de mere end 700, 000 spektrale analyser spredt ud over galaksen. Hvis hydrogengassen var begrænset til galaksens disk, vort solsystem ville forventes at "flyde" inde i det som et skib i en langsomt snurrende malstrøm, kredser om det galaktiske centrum. Og ligesom skibet driver med strømmen, meget lille relativ bevægelse ville forventes mellem vores solsystem og brinthavet. Hvis, på den anden side, den omgav den snurrende galakse i en mere eller mindre stationær glorie, forskerne forventede, at uanset hvor de så ud, de skulle finde et forudsigeligt mønster for relativ bevægelse i forhold til vores solsystem.

"Ja, i en retning, vi ser gassen komme mod os, og den modsatte retning, vi ser det bevæge sig væk fra os, "Sagde Zaritsky." Dette fortæller os, at gassen ikke er i disken i vores galakse, men skal være ude i glorie. "

Næste, forskerne vil se på endnu flere spektre for bedre at begrænse fordelingen omkring himlen og gasens bevægelser i glorie. De planlægger også at søge efter andre spektrale linjer, hvilket kan hjælpe med bedre at forstå den fysiske tilstand såsom temperatur og densitet af gassen.