Kugleklyngesystem af Messier 106 - et levn fra kosmisk højmiddag?

Et internationalt videnskabeligt hold ledet af en mexicansk forsker opdagede kuglehobe, der roterede med samme hastighed som gassen i skiven af ​​spiralgalaksen Messier 106 (også kendt som M106 eller NGC 4258), som de tilhører. På grund af deres disk-lignende arrangement og hastighed, disse fjerne objekter kunne være relikvier fra kosmisk højmiddag.

Denne forskning blev udført ved hjælp af Gran Telescopio Canarias (GTC), hvor Mexico er partner, og resultaterne blev offentliggjort i 1. maj-udgaven af The Astrophysical Journal (ApJ).

Dr. Rosa Amelia González-Lópezlira, forsker ved Institute of Radio Astronomy and Astrophysics ved National Autonomous University of Mexico, Campus Morelia (IRyA-UNAM), leder dette projekt. Den anden forfatter til artiklen er Dr. Divakara Mayya, en forsker ved National Institute of Astrophysics, Optik og elektronik (INAOE). Arbejdsgruppen omfatter forskere og studerende i Australien, Brasilien, Chile, Danmark, Frankrig, og Tyskland, foruden andre kolleger ved IRyA-UNAM og INAOE.

Dr. González-Lópezlira forklarer, at kuglehobe er grupper på mellem 100, 000 og 1 million stjerner. De er almindelige genstande, især i store galakser. "Mælkevejen har 160 af disse klynger, men meget store galakser kan have titusinder. Som regel, disse klynger er fordelt som i en kugle. Alle stjernerne i en kuglehob er omtrent af samme alder og har nogenlunde samme kemiske sammensætning. Vi ved ikke præcis, hvordan disse klynger blev dannet, og der er flere hypoteser, der forsøger at forklare det:en siger, at de går forud for dannelsen af ​​galakser, en anden, der dannede klynger sammen med dem, endnu en postulerer, at nogle opstår, når gas kolliderer under en galaksefusion, " hun siger.

I Mælkevejen, for eksempel, de fleste af de kugleformede hobe synes at være dannet sammen med galaksen; nogle få blev dannet eller erhvervet senere, når en eller flere mindre galakser smeltede sammen med den.

Kuglehobe er meget gamle objekter, der blev dannet for omkring 11,5 milliarder år siden, 2,3 milliarder år efter Big Bang og kort før hastigheden af ​​kosmisk stjernedannelse nåede sit højdepunkt, 10 milliarder år siden. "Denne periode er kendt som kosmisk højmiddag. Klyngerne er meget lyse og kan ses på meget store afstande, hvilket betyder, at de kan give os fingerpeg om, hvordan galakserne blev samlet i denne periode med maksimal stjernedannelse, " siger astrofysikeren.

Artiklen, der blev offentliggjort i 1. maj-udgaven af ​​ApJ, er en del af et større projekt, der skal studere de kugleformede hopsystemer af ni spiralgalakser inden for en radius af 52 millioner lysår. "Vi er især interesserede i forholdet mellem antallet af kuglehobe og massen af ​​det centrale sorte hul i spiralgalakser, " siger forskeren. Forholdet er meget tæt for elliptiske galakser, men det er ikke så tydeligt i spiralgalakser. Mælkevejen, for eksempel, opfylder den ikke. Dr. González-Lópezlira tilføjer:"De ni spiralgalakser, som vi skal studere, har gode skøn over masserne af deres sorte huller og er på afstande, hvor de kugleformede hobe godt kan ses med Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT) ), hvormed vi lavede de første observationer."

Dr. Divakara Mayya forklarer, at denne form for undersøgelser begynder med at tage billeder og finde kugleklyngekandidater baseret på såkaldte farve-farvediagrammer. I dette tilfælde, ud over et optisk filter, et ultraviolet og et infrarødt filter blev brugt, hvilket ikke er almindeligt. "Kandidater er udvalgt i disse diagrammer, men andre tilsyneladende punktkilder, som stjerner og fjerne galakser, kan sive ind. Derfor spektre bekræfter, at hvert objekt har en gammel coeval befolkning, og at dens recessionshastighed er kompatibel med recessionshastigheden for den galakse, som den formodes at tilhøre. Vi bruger OSIRIS i GTC, fordi disse objekter er ret langt væk, og derfor er der behov for eksponeringer på mere end én time med det største optiske teleskop i verden for at udtrække informationen fra spektrene. OSIRIS er en multiobjektspektrograf, hvormed man kan observere flere objekter på én gang. Vi observerede i alt 23 kugleklyngekandidater i to felter."

Hovedresultatet af projektet var fuldstændig uventet og overraskende. I stedet for at blive fordelt i en kugle, "kuglehobe af NGC 4258 ser ud til at være arrangeret i en skive, der roterer i fase og praktisk talt lige så hurtigt som den neutrale brint (HI) gasformige skive i galaksen, som blev observeret med Westerbork Synthesis Radio Telescope (WSRT), selv i store afstande fra centrum. Dette er aldrig set før. Det er tilsyneladende fakta, selvom man skal arbejde videre med at bekræfte dem. Dette er en af ​​de meget dejlige ting, der kan ske, når man arbejder med naturvidenskab, " siger Dr. Mayya.

Dr. González-Lópezlira siger, at på grund af den måde, hvorpå M106-klyngerne bevæger sig, skiven, hvor de er fordelt, ligner meget de skiver, hvor vi ser, at stjerner blev dannet for 10 milliarder år siden. "Vi spekulerer i, at disken af ​​klynger af M106 er et levn eller en rest af kosmisk højmiddag."

Forskerne bekræftede yderligere med GTC, at M106 falder i sammenhængen mellem antallet af kugleformede klynger og sorte huls masse, og at deres fotometriske metode til at finde kuglehobe er fremragende. Det supermassive sorte hul i centrum af M106 vejer 40 millioner solmasser, 10 gange mere end Mælkevejens og 150 gange mindre end Messier 87's, hvis billede blev offentliggjort for nylig.

Endelig, IRyA-UNAM-forskeren tilføjede, at undersøgelser som denne i flere spiralgalakser vil afklare rollen af ​​de adskillige foreslåede hypoteser i samlingen af ​​galakser, deres kuglehobesystemer og deres sorte huller.