Kølig halogas fanget i at snurre som galaktiske skiver

En gruppe astronomer ledet af Crystal Martin og Stephanie Ho fra University of California, Santa Barbara, har opdaget en svimlende kosmisk koreografi blandt typiske stjernedannende galakser; deres kølige halogas ser ud til at være i takt med de galaktiske skiver, snurrer i samme retning.

Forskerne brugte W. M. Keck Observatory til at opnå det første nogensinde direkte observationsbevis, der viser, at samroterende halogas ikke kun er muligt, men almindelig. Deres resultater tyder på, at den hvirvlende gashalo til sidst vil spiralere ind mod skiven.

"Dette er et stort gennembrud i forståelsen af, hvordan galaktiske diske vokser, sagde Martin, Professor i fysik ved UC Santa Barbara og hovedforfatter af undersøgelsen. "Galakser er omgivet af massive gasreservoirer, der strækker sig langt ud over de synlige dele af galakser. Indtil nu, det er forblevet et mysterium, hvordan dette materiale præcist transporteres til galaktiske skiver, hvor det kan give næring til den næste generation af stjernedannelse."

Undersøgelsen er offentliggjort i dagens udgave af Astrofysisk tidsskrift og viser de kombinerede resultater af 50 standard stjernedannende galakser taget over en periode på flere år.

For næsten et årti siden, teoretiske modeller forudsagde, at vinkelmomentet af den roterende kølige halogas delvist opvejer tyngdekraften, der trækker den mod galaksen, hvorved gastilvæksthastigheden sænkes og perioden med diskvækst forlænges.

Holdets resultater bekræfter denne teori, som viser, at halogassens vinkelmomentum er høj nok til at sænke indfaldshastigheden, men ikke så høj, at den lukker helt ned for at fodre den galaktiske skive.

Metodik

Astronomerne opnåede først spektre af lyse kvasarer bag stjernedannende galakser for at detektere den usynlige halogas ved dens absorptionslinjesignatur i kvasarspektrene. Næste, forskerne brugte Keck Observatorys laserguide star adaptive optics (LGSAO) system og nær-infrarødt kamera (NIRC2) på Keck II teleskopet, sammen med Hubble Space Telescope's Wide Field Camera 3 (WFC3), at få billeder i høj opløsning af galakserne.

"Det, der adskiller dette arbejde fra tidligere undersøgelser, er, at vores team også brugte kvasaren som en reference"stjerne" for Kecks laserguidestjerne AO-system, " sagde medforfatter Ho, en fysik kandidatstuderende ved UC Santa Barbara. "Denne metode fjernede sløringen forårsaget af atmosfæren og producerede de detaljerede billeder, vi havde brug for for at løse de galaktiske skiver og geometrisk bestemme orienteringen af ​​de galaktiske skiver i det tredimensionelle rum."

Holdet målte derefter gasskyernes Doppler-skift ved hjælp af Low Resolution Imaging Spectrometer (LRIS) ved Keck Observatory, samt indhentning af spektre fra Apache Point Observatory. Dette gjorde det muligt for forskerne at bestemme, i hvilken retning gassen snurrer, og hvor hurtigt. Dataene viste, at gassen roterer i samme retning som galaksen, og gassens vinkelmomentum er ikke stærkere end tyngdekraften, hvilket betyder, at gassen vil spiralere ind i den galaktiske skive.

"Ligesom skøjteløbere opbygger momentum og spinner, når de fører deres arme indad, halogassen snurrer sandsynligvis i dag, fordi den engang var på meget større afstande, hvor den blev aflejret af galaktiske vinde, fjernet fra satellitgalakser, eller rettet mod galaksen af ​​en kosmisk filament, " sagde Martin.

Næste skridt

Det næste skridt for Martin og hendes team er at måle den hastighed, hvormed halogassen trækkes ind i den galaktiske skive. Sammenligning af indstrømningshastigheden med stjernedannelseshastigheden vil give en bedre tidslinje for udviklingen af ​​normale stjernedannende galakser, og forklar, hvordan galaktiske diske fortsætter med at vokse over meget lange tidsskalaer, der strækker sig over milliarder af år.