Hubble løser kosmisk whodunit med interstellar retsmedicin

I udkanten af ​​vores galakse, en kosmisk tovtrækkeri udspiller sig-og kun NASAs Hubble-rumteleskop kan se, hvem der vinder.

Spillerne er to dværggalakser, den store magellanske sky og den lille magellanske sky, som begge kredser om vores egen Mælkevej Galaxy. Men når de går rundt i Mælkevejen, de kredser også om hinanden. Hver enkelt trækker i den anden, og en af ​​dem har trukket en enorm gassky ud af sin ledsager.

Kaldet den ledende arm, denne buende samling af gas forbinder de magellanske skyer med Mælkevejen. Cirka halvdelen af ​​størrelsen på vores galakse, denne struktur menes at være omkring 1 eller 2 milliarder år gammel. Navnet stammer fra det faktum, at det leder bevægelsen fra de magellanske skyer.

Den enorme koncentration af gas bliver fortæret af Mælkevejen og fodrer ny stjernefødsel i vores galakse. Men hvilken dværggalakse trækker, og hvis gas bliver der nu spist? Efter mange års debat, forskere har nu svaret på dette "whodunit" mysterium.

"Der har været et spørgsmål:Kom gassen fra den store magellanske sky eller den lille magellanske sky? Ved første øjekast, det ligner, at det sporer tilbage til den store magellanske sky, "forklarede forsker Andrew Fox fra Space Telescope Science Institute i Baltimore, Maryland. "Men vi har behandlet det spørgsmål anderledes, ved at spørge:Hvad er den ledende arm lavet af? Har den sammensætningen af ​​den store magellanske sky eller sammensætningen af ​​den lille magellanske sky? "

Fox's forskning er en opfølgning på hans arbejde fra 2013, som fokuserede på en efterfølgende funktion bag de store og små magellanske skyer. Denne gas i denne båndlignende struktur, kaldet den magellanske strøm, blev fundet at komme fra begge dværggalakser. Nu undrede Fox sig over sit modstykke, den ledende arm. I modsætning til den efterfølgende Magellanske strøm, denne splittede og makulerede "arm" har allerede nået Mælkevejen og overlevede sin rejse til den galaktiske disk.

Den ledende arm er et eksempel i realtid på gasophobning, processen med gas, der falder ned på galakser. Dette er meget svært at se i galakser uden for Mælkevejen, fordi de er for langt væk og for svage. "Da disse to galakser er i vores baghave, vi har hovedsageligt et forreste sæde for at se handlingen, "sagde samarbejdspartner Kat Barger ved Texas Christian University.

I en ny form for retsmedicin, Fox og hans team brugte Hubbles ultraviolette syn til kemisk at analysere gassen i den ledende arm. De observerede lyset fra syv kvasarer, de lyse kerner af aktive galakser, der ligger milliarder af lysår ud over denne gassky. Ved hjælp af Hubbles Cosmic Origins Spectrograph, forskerne målte, hvordan dette lys filtrerer gennem skyen.

I særdeleshed, de ledte efter absorption af ultraviolet lys af ilt og svovl i skyen. Disse er gode målere for, hvor mange tungere grundstoffer der findes i gassen. Holdet sammenlignede derefter Hubbles målinger med brintmålinger foretaget af National Science Foundations Robert C. Byrd Green Bank Telescope ved Green Bank Observatory i West Virginia, samt flere andre radioteleskoper.

"Med kombinationen af ​​Hubble og Green Bank Telescope observationer, vi kan måle gasens sammensætning og hastighed for at bestemme, hvilken dværggalakse der er synderen, "forklarede Barger.

Efter megen analyse, holdet havde endelig afgørende kemiske "fingeraftryk", der matchede oprindelsen af ​​den ledende arms gas. "Vi har fundet ud af, at gassen matcher den lille magellanske sky, "sagde Fox." Det indikerer, at den store magellanske sky vinder tovtrækkeri, fordi den har trukket så meget gas ud af sin mindre nabo. "

Dette svar var kun muligt på grund af Hubbles unikke ultraviolette evne. På grund af filtreringseffekterne af Jordens atmosfære, ultraviolet lys kan ikke undersøges fra jorden. "Hubble er det eneste spil i byen, "forklarede Fox." Alle interesselinjer, herunder ilt og svovl, er i ultraviolet. Så hvis du arbejder i det optiske og infrarøde, du kan ikke se dem. "

Gas fra den ledende arm krydser nu disken i vores galakse. Når det krydser, den interagerer med Mælkevejens egen gas, bliver makuleret og fragmenteret.

Dette er en vigtig casestudie om, hvordan gas kommer ind i galakser og brænder stjernefødsel. Astronomer bruger simuleringer og forsøger at forstå tilstrømningen af ​​gas i andre galakser. Men her, gassen bliver fanget rødhændet, når den bevæger sig hen over Mælkevejens disk. Engang i fremtiden, planeter og solsystemer i vores galakse kan være født af materiale, der før var en del af den lille magellanske sky.

The team's study appears in the Feb. 20, 2018, issue of the Astrofysisk Journal .

As Fox and his team look ahead, they hope to map out the full size of the Leading Arm—something that is still unknown.