Hubble kortlægger kæmpe glorie omkring Andromedagalaksen

I en skelsættende undersøgelse, forskere, der bruger NASAs Hubble-rumteleskop, har kortlagt den enorme hylster af gas, kaldet en glorie, omkring Andromeda-galaksen, vores nærmeste store galaktiske nabo. Forskere var overraskede over at opdage, at denne spinkle, næsten usynlig glorie af diffust plasma strækker sig 1,3 millioner lysår fra galaksen – cirka halvvejs til vores Mælkevej – og så langt som 2 millioner lysår i nogle retninger. Det betyder, at Andromedas glorie allerede støder ind i glorie af vores egen galakse.

De fandt også ud af, at haloen har en lagdelt struktur, med to hovedindlejrede og distinkte gasskaller. Dette er den mest omfattende undersøgelse af en glorie, der omgiver en galakse.

"Det er uhyre vigtigt at forstå de enorme haloer af gas, der omgiver galakser, " forklarede medforsker Samantha Berek fra Yale University i New Haven, Connecticut. "Dette gasreservoir indeholder brændstof til fremtidig stjernedannelse i galaksen, samt udstrømninger fra begivenheder som supernovaer. Den er fuld af spor om fortiden og den fremtidige udvikling af galaksen, og vi er endelig i stand til at studere det meget detaljeret i vores nærmeste galaktiske nabo."

"Vi finder ud af, at den indre skal, der strækker sig til omkring en halv million lysår, er langt mere kompleks og dynamisk, " forklarede studieleder Nicolas Lehner fra University of Notre Dame i Indiana. "Den ydre skal er glattere og varmere. Denne forskel er et sandsynligt resultat af virkningen af ​​supernovaaktivitet i galaksens disk, der mere direkte påvirker den indre glorie."

En signatur på denne aktivitet er holdets opdagelse af en stor mængde tunge grundstoffer i Andromedas gasformige halo. Tyngre grundstoffer koges op i stjerners indre og slynges derefter ud i rummet - nogle gange voldsomt, mens en stjerne dør. Haloen er derefter forurenet med dette materiale fra stjerneeksplosioner.

Andromeda galaksen, også kendt som M31, er en majestætisk spiral på måske så mange som 1 billion stjerner og sammenlignelig i størrelse med vores Mælkevej. I en afstand af 2,5 millioner lysår, den er så tæt på os, at galaksen fremstår som en cigarformet lysklat højt på efterårshimlen. Hvis dens gasformige glorie kunne ses med det blotte øje, det ville være omkring tre gange bredden af ​​Big Dipper. Dette ville nemt være den største funktion på nattehimlen.

Gennem et program kaldet Project AMIGA (Absorption Map of Ionized Gas in Andromeda), undersøgelsen undersøgte lyset fra 43 kvasarer - de meget fjerne, strålende kerner af aktive galakser drevet af sorte huller - placeret langt ud over Andromeda. Kvasarerne er spredt bag glorien, giver videnskabsmænd mulighed for at undersøge flere regioner. Ser gennem glorien på kvasarernes lys, holdet observerede, hvordan dette lys absorberes af Andromeda-haloen, og hvordan denne absorption ændrer sig i forskellige områder. Den enorme Andromeda-halo er lavet af meget forurenet og ioniseret gas, der ikke udsender stråling, der er let at spore. Derfor, sporing af absorptionen af ​​lys, der kommer fra en baggrundskilde, er en bedre måde at sondere dette materiale på.

Forskerne brugte den unikke kapacitet i Hubbles Cosmic Origins Spectrograph (COS) til at studere det ultraviolette lys fra kvasarerne. Ultraviolet lys absorberes af Jordens atmosfære, hvilket gør det umuligt at observere med jordbaserede teleskoper. Holdet brugte COS til at detektere ioniseret gas fra kulstof, silicium, og oxygen. Et atom bliver ioniseret, når stråling fjerner en eller flere elektroner fra det.

Andromedas glorie er blevet undersøgt før af Lehners team. I 2015 de opdagede, at Andromeda-haloen er stor og massiv. Men der var lidt antydning af dens kompleksitet; nu, det er kortlagt mere detaljeret, fører til, at dens størrelse og masse er langt mere præcist bestemt.

"Tidligere der var meget lidt information - kun seks kvasarer - inden for 1 million lysår fra galaksen. Dette nye program giver meget mere information om denne indre region af Andromedas glorie, " forklarede medforsker J. Christopher Howk, også af Notre Dame. "Det er vigtigt at sondere gas inden for denne radius, da det repræsenterer noget af en gravitationel indflydelsessfære for Andromeda."

Fordi vi lever inde i Mælkevejen, videnskabsmænd kan ikke let fortolke signaturen af ​​vores egen galakses glorie. Imidlertid, de mener, at Andromedas og Mælkevejens glorier må være meget ens, da disse to galakser er ret ens. De to galakser er på kollisionskurs, og vil smelte sammen og danne en gigantisk elliptisk galakse, der begynder omkring 4 milliarder år fra nu.

Forskere har studeret gasformige haloer fra fjernere galakser, men de galakser er meget mindre på himlen, hvilket betyder, at antallet af lyse nok baggrundskvasarer til at undersøge deres halo normalt kun er én pr. galakse. Rumlig information går derfor i det væsentlige tabt. Med sin nærhed til Jorden, Andromedas gasformige glorie rager stort på himlen, giver mulighed for en langt mere omfattende prøveudtagning.

"Dette er virkelig et unikt eksperiment, fordi kun med Andromeda har vi information om dens glorie langs ikke kun en eller to sigtelinjer, men over 40, " forklarede Lehner. "Dette er banebrydende for at fange kompleksiteten af ​​en galakse-halo ud over vores egen Mælkevej."

Faktisk, Andromeda er den eneste galakse i universet, som dette eksperiment kan udføres for nu, og kun med Hubble. Kun med et ultraviolet-følsomt fremtidigt rumteleskop vil forskerne rutinemæssigt kunne udføre denne type eksperiment ud over de omkring 30 galakser, der udgør den lokale gruppe.

"Så Project AMIGA har også givet os et glimt af fremtiden, sagde Lehner.

Holdets resultater vises i den 27. august-udgave af The Astrophysical Journal .