Nabovagt:Hvad missionen om at kortlægge Mælkevejen afslører om satellitgalakser

Vores Mælkevej er ikke alene i universet. Omkring os er adskillige satellitgalakser, deltager i en kontinuerlig stordans. Men hvordan opfører disse nabogalakser sig, hvordan interagerer de med vores galakse, og hvad byder fremtiden på for dem?

At finde ud af, videnskabsmænd gør brug af en enorm ny skare af data fra Den Europæiske Rumorganisations (ESA) Gaia-rumobservatorium. Dette teleskop, lanceret i 2013, har haft travlt med at kortlægge mere end en milliard stjerner i og uden for vores galakse – og dens seneste batch af data er netop blevet frigivet.

Den 3. december, den første del af den tredje batch af data fra Gaia – kaldet Gaia Early Data Release 3 – blev gjort tilgængelig for videnskabsmænd. Den afslørede nye positions- og hastighedsdata for mange stjerner allerede i sin database, hvoraf en lille del var i disse satellitgalakser.

Ved at bruge disse nye data, som omfatter mere præcise målinger for hundreder af millioner af disse stjerner, videnskabsmænd planlægger at undersøge vores galakse og dens omgivelser i udsøgte detaljer. Og ved at gøre det, vi er ved at lære mere om vores satellitgalakser end nogensinde før.

Mælkevejen har mindst 50 til 60 satellitgalakser, selvom det nøjagtige antal er ukendt - nogle er simpelthen for svage til at se. Den mest befolkede af disse indeholder milliarder af stjerner, sammenlignet med hundredvis af milliarder i vores egen galakse, mens de mindst befolkede kun har hundredvis. De varierer i afstande fra omkring 26, 000 til en million lysår væk.

Fly

Mens de kommer i forskellige former og størrelser, de fleste deler et mærkeligt træk. "Mange af satellitterne bevæger sig i et fly, beslægtet med hvordan planeterne bevæger sig rundt om solen i vores solsystem, " sagde Dr. Marius Cautun fra Leiden Universitet i Holland. "Dette er ret forvirrende, fordi (baseret på nuværende teoretiske modeller) ville vi forvente mere tilfældig bevægelse."

Dr. Cautun og hans team gjorde denne opdagelse som en del af et projekt kaldet DancingGalaxys. Ved at bruge Gaias hidtil usete og enorme data, de har været i stand til at overvåge stjernernes bevægelse inde i disse satellitgalakser, og dermed spore deres overordnede bevægelser.

"De fleste data fra Gaia handler om stjerner i (Mælkevejen), " sagde Dr. Cautun. "Men du kan måle bevægelsen af ​​lyse stjerner så langt som 100, 000 lysår, og måske endda længere, væk. Og vi kan tage et gennemsnit af bevægelsen af ​​disse stjerner og opnå bevægelsen af ​​satellitgalakserne."

Dette afslørede den mærkelige bevægelse af disse satellitgalakser - og det kunne give et indblik i Mælkevejens udvikling. "Typisk, galakser vokser ved at samle (samle) stof udefra, " sagde Dr. Cautun. "Det, vi tror, ​​der skete i tilfældet med vores egen Mælkevej, er sagen, i stedet for at blive akkreteret sfærisk, blev ophobet i et fly - inklusive satellitgalakserne. Hvis dette er tilfældet, Mælkevejen er et ekstremt eksempel på tilvækst i et fly." Dette kan gøre Mælkevejen lidt usædvanlig, som andre galakser menes at have samlet sig sfærisk.

Mørkt stof

At studere bevægelsen af ​​disse galakser har også gjort det muligt for astronomer som Dr. Cautun at undersøge mørkt stof, specifikt en glorie af mørkt stof, der vides at omgive vores galakse. Den atypiske bevægelse af vores satellitter har antydet, at i stedet for at være sfærisk, haloen af ​​mørkt stof er mere formet som en rugbybold og snoet.

"Det forbløffende er, at på en vis afstand, måske 40, 000 til 100, 000 lysår væk fra centrum af vores egen galakse, glorien gennemgår et pludseligt flip, " sagde Dr. Cautun, en funktion, der igen kan betyde, at Mælkevejen er unik, da mindre end én procent af galakserne menes at have et sådant flip. "Det er som rugbybolde oven på hinanden, men på et tidspunkt bliver rugbybolden vendt 90 grader, et twist in the dark matter glorie. Dette er en mærkelig funktion, der kun sker i meget, meget få galakser."

I fremtiden skulle det være muligt at bruge Gaia-data til at sondere nogle af vores svageste satellitgalakser mere detaljeret end før. "Vi vil have mere præcise målinger for bevægelsen af ​​de svageste satellitter, " sagde Dr. Cautun, med mindst en faktor ti forbedring forventet af den kendte bevægelse af sådanne galakser. "Det vil gøre en stor forskel."

Især to satellitgalakser er af stor interesse for astronomer, fordi de er i gang med at interagere både med hinanden og med vores Mælkevej. Disse er kendt som de små og store magellanske skyer, eller SMC og LMC, ligger omkring 200, 000 og 163, 000 lysår væk hhv.

Professor Maria-Rosa Cioni ved Leibniz Institut for Astrofysik Potsdam i Tyskland er tovholder på et projekt kaldet Interclouds, der bruger LMC og SMC, førstnævnte er den største af vores satellitgalakser, at forstå mere om, hvordan galakser opfører sig. '(Vores) idé er at bruge disse to galakser til at lære om galakseinteraktioner, " sagde hun. Deres nærhed til Jorden gør dem til nemme kandidater at studere, da selv individuelle stjerner kan ses.

Passere

For at studere dem, Prof. Cioni og hendes team har analyseret populationerne og bevægelserne af stjernerne i hver sky. I øjeblikket, begge skyer bevæger sig væk fra Mælkevejen med omkring 320 kilometer i sekundet, med dette er afslutningen på et tæt pass, der begyndte for nylig i astronomiske termer inden for de sidste to milliarder år. Et stort ubesvaret spørgsmål, imidlertid, er, om dette var deres første eller andet pass.

"Det ser ud til, at de bevæger sig for hurtigt til at være på en bundet bane, så vi tror, ​​de lige nåede den første passage til Mælkevejen, " sagde Prof. Cioni. "Men der er andre mennesker, der tror, ​​de er på deres anden passage, hvilket (vil betyde), at de allerede er bundet til Mælkevejen."

Hvis det første er sandt, det er muligt, at de magellanske skyer kan fortsætte med at bevæge sig væk - og dermed måske ikke faktisk være satellitter. For at finde ud af det bliver vi nødt til at vide nøjagtigt, hvordan deres masse er sammenlignet med Mælkevejen for at skelne, om der er en stærk nok tyngdekraft til at bringe dem tilbage eller ej. og Gaias data er afgørende for at komme med det nøjagtige mål for deres masser.

"Hvis Mælkevejen ikke er meget massiv, så er tyngdekraften, som de magellanske skyer ville føle, ikke særlig stærk, " sagde Prof. Cioni. '(Men) hvis Mælkevejens masse er væsentligt større end massen af ​​de Magellanske Skyer, de vil bremse voldsomt, så de vil forblive tættere på."

Prof. Cioni håber også at undersøge alderen for de magellanske skyer, deres kemiske sammensætning, og endda deres strukturer - noget, der simpelthen ikke er muligt uden store datasæt som Gaia. "Gaia tillader os at gøre det på et niveau, som ikke var muligt før, " hun sagde.