Astronomer finder en enorm ioniseret brintsky i Whirlpool Galaxy ved hjælp af et ultrafølsomt Arizona-teleskop

Astronomer har ivrigt kigget ind i M51, eller Whirlpool Galaxy, siden 1800 -tallet, dens signaturspiralstruktur, der informerer de tidligste debatter om galakser og kosmos som helhed.

Men ingen-ikke med det blotte øje eller med stadig mere kraftfulde moderne teleskoper-har nogensinde set, hvad Case Western Reserve University-astronomer først observerede ved hjælp af et renoveret 75-årigt teleskop i bjergene i det sydvestlige Arizona.

"Jeg kiggede bogstaveligt talt på billedet og sagde:"Hvad i alverden er det?" Sagde Case Western Reserve astronomiprofessor Chris Mihos.

Hvad det viste sig at være en massiv sky af ioniseret hydrogengas, der blev udspyttet fra en nærliggende galakse og derefter i det væsentlige "kogt" ved stråling fra galaksens centrale sorte hul.

Mihos og en trio af samarbejdspartnere-ledet af dengang kandidatstuderende Aaron Watkins, og herunder Case Western Reserve Observatory Manager Paul Harding og University of Wisconsin astronom Matthew Bershady - skrev om opdagelsen denne måned i tidsskriftet The Astrofysiske journalbreve .

Opdagelsen af ​​den gigantiske gassky, først observeret af Watkins i 2015 og annonceret af Mihos på Twitter i april, muligvis giver astronomer rundt om i verden et uventet "forreste sæde" til at se adfærden i et sort hul og tilhørende galakse, når den forbruger og "genbruger" hydrogengas.

"Vi kender et par skyer som dette i fjerne galakser, men ikke i en så tæt på os, "Mihos sagde." Dette giver astronomer en fantastisk mulighed for på nært hold at undersøge, hvordan gas udstødes fra galakser, og hvordan sorte huller kan påvirke store rumområder omkring disse galakser. "

Et 'vidunderligt teleskop'

Men hvordan fandt forskere fra Case Western Reserve noget, andre havde savnet?

Delvis, fordi de kiggede det rigtige sted med det rigtige udstyr - og fik derefter hjælp fra en kollega til at bekræfte det med yderligere data.

Case Western Reserves Burrell Schmidt -teleskop ved Warner &Swasey Observatory er et blandt mere end to dusin forskningsteleskoper ved Kitt Peak National Observatory, herunder National Optical Astronomy Observatory og National Solar Observatory, pegede på den mørke himmel 60 miles sydvest for Tucson.

Selvom de er mindre og ældre end de fleste teleskoper på Kitt Peak, Case Western Reserve -teleskopet er også konstrueret på en måde, der giver et bredt synsfelt, samtidig med at uønsket vildlys undgås.

Det gør det muligt for astronomer at se ting, andre ikke gør:diffuse lyspletter, der er "over 100 gange svagere end den sorteste nattehimmel, du kan forestille dig, "Sagde Mihos.

"Det, vores teleskop virkelig gør godt, er at måle det meget diffuse, lavt overfladelys, der udsendes af gas eller stjerner omkring en galakse, "Sagde Mihos." Det er et vidunderligt teleskop, og det har gjort det muligt for os at gøre fremskridt i verdensklasse med at studere galaksernes svage udkant. "

Mihos sagde Watkins, laver nu sit postdoktorarbejde i Finland, havde oprindeligt billeddannelse af Whirlpool for at kortlægge de svage streamers af stjernelys, der blev revet af af kollisionen mellem galakserne. Tænker der også kan være gas i disse streamers, teamet udstyrede teleskopet med et specielt filter for at se varmt, ioniseret hydrogengas, som afgiver en bestemt lysbølgelængde.

"At finde stjerner er relativt ligetil, men gas skinner ikke på alle bølgelængder, "Sagde Mihos." Det er en af ​​flere grunde til, at ingen nogensinde havde set dette før - tidligere undersøgelser, der brugte denne form for brintfiltre til at lede efter ioniseret gas, kunne ikke opdage emissioner denne svage og over et så stort område omkring Whirlpoolen for at se hvad Aaron fandt.

Men der var stadig en ting at dobbelttjekke:"Vores bekymring var virkelig det, jeg ville kalde 'den beskidte forrude-analogi'- hvad nu hvis vi faktisk så en diffus gassky lige foran os i vores galakse, og det var det ikke virkelig en del af M51? " Sagde Mihos. "Vi kunne finde ud af det, hvis vi ved, hvor hurtigt det bevægede sig - bevæger det sig langsomt som skyer i Mælkevejen, eller meget hurtigere som dem i M51? "

CWRU -astronomerne slog sig sammen med University of Wisconsin -astronomen Matthew Bershady for at bruge det nærliggende WIYN -observatorium til at bekræfte skyens tilknytning til M51. WIYN 3,5-meters teleskop var udstyret med et instrument, der var i stand til at tage et detaljeret spektrum af skyen for at måle dens hastighed.

"Vi havde brug for at vide, om skyen bevægede sig ved 'Mælkevejshastighed' eller 'M-51-hastighed, '"Sagde Mihos." Da Aaron og Matt havde taget spektret af skyen, de var i stand til at fortælle, hvor hurtigt det bevægede sig væk fra os, og vi vidste straks, at det var en del af M51, ikke noget i vores egen baghave. "

Fremstilling af stjerner

Opdagelsens rolle i tydeligere at forstå, hvordan galakser skubber ud og "genbruger" deres gas og stjerner, "Sagde Mihos, vil blive bestemt i de kommende år, efterhånden som flere forskere graver i oplysninger, der havde været der hele tiden - også selvom de ikke var set før nu.

"Vi har brug for mange flere data for at fortælle denne historie fuldt ud, helt sikkert, og dette er en af ​​de mest velstuderede galakser derude, "sagde han." Så, vi har en chance for bedre at forstå, hvad der sker i Whirlpoolen, som informerer og påvirker, hvordan vi forstår alt andet om, hvordan det har udviklet sig over tid. "