Astronomer finder en pause i en af ​​Mælkevejens spiralarme

Forskere har set et hidtil ukendt træk ved vores Mælkevejsgalakse:Et kontingent af unge stjerner og stjernedannende gasskyer stikker ud af en af ​​Mælkevejens spiralarme som en splint, der stikker ud fra en træplanke. strækker nogle 3, 000 lysår, dette er den første større struktur identificeret med en orientering så dramatisk anderledes end armens.

Astronomer har en grov idé om størrelsen og formen af ​​Mælkevejens arme, men meget er stadig ukendt:De kan ikke se hele strukturen af ​​vores hjemmegalakse, fordi Jorden er inde i den. Det svarer til at stå midt på Times Square og prøve at tegne et kort over øen Manhattan. Kunne du måle afstande præcist nok til at vide, om to bygninger var på samme blok eller et par gader fra hinanden? Og hvordan kunne du håbe på at se hele vejen til spidsen af ​​øen med så mange ting i vejen?

For at lære mere, forfatterne af den nye undersøgelse fokuserede på en nærliggende del af en af ​​galaksens arme, kaldet Skyttearmen. Ved at bruge NASAs Spitzer-rumteleskop før dets pensionering i januar 2020, de opsøgte nyfødte stjerner, indlejret i gas- og støvskyerne (kaldet tåger), hvor de dannes. Spitzer registrerer infrarødt lys, der kan trænge igennem disse skyer, mens synligt lys (den slags menneskelige øjne kan se) er blokeret.

Unge stjerner og stjernetåger menes at være på linje med formen af ​​de arme, de befinder sig i. For at få en 3D-visning af armsegmentet, forskerne brugte den seneste datafrigivelse fra ESA (European Space Agency) Gaia-mission til at måle de præcise afstande til stjernerne. De kombinerede data afslørede, at den lange, tynd struktur forbundet med Skyttearmen er lavet af unge stjerner, der bevæger sig med næsten samme hastighed og i samme retning gennem rummet.

"En nøgleegenskab ved spiralarme er, hvor tæt de snor sig rundt om en galakse, sagde Michael Kuhn, en astrofysiker ved Caltech og hovedforfatter af det nye papir. Denne karakteristik måles ved armens hældningsvinkel. En cirkel har en stigningsvinkel på 0 grader, og efterhånden som spiralen bliver mere åben, hældningsvinklen øges. "De fleste modeller af Mælkevejen tyder på, at Skyttearmen danner en spiral, der har en stigningsvinkel på omkring 12 grader, men den struktur, vi undersøgte, skiller sig virkelig ud i en vinkel på næsten 60 grader."

Lignende strukturer - nogle gange kaldet sporer eller fjer - er almindeligt forekommende, der stikker ud fra armene på andre spiralgalakser. I årtier har videnskabsmænd spekuleret på, om vores Mælkevejs spiralarme også er oversået med disse strukturer, eller om de er relativt glatte.

Måling af Mælkevejen

Det nyopdagede træk indeholder fire tåger kendt for deres betagende skønhed:Ørnetågen (som indeholder skabelsens søjler), Omega-tågen, Trifid-tågen, og lagunetågen. I 1950'erne, et hold astronomer foretog grove afstandsmålinger til nogle af stjernerne i disse tåger og var i stand til at udlede eksistensen af ​​Skyttearmen. Deres arbejde gav nogle af de første beviser på vores galakses spiralstruktur.

"Afstande er blandt de sværeste ting at måle i astronomi, " sagde medforfatter Alberto Krone-Martins, en astrofysiker og underviser i informatik ved University of California, Irvine og medlem af Gaia Data Processing and Analysis Consortium (DPAC). "Det er kun det seneste, direkte afstandsmålinger fra Gaia, der gør denne nye strukturs geometri så tydelig."

I den nye undersøgelse, forskere stolede også på et katalog over mere end hundrede tusinde nyfødte stjerner opdaget af Spitzer i en undersøgelse af galaksen kaldet Galactic Legacy Infrared Mid-Plane Survey Extraordinaire (GLIMPSE).

"Når vi sætter Gaia- og Spitzer-dataene sammen og endelig ser dette detaljeret, tredimensionelt kort, vi kan se, at der er en del kompleksitet i denne region, som bare ikke har været synlig før, " sagde Kuhn.

Astronomer forstår endnu ikke helt, hvad der får spiralarme til at dannes i galakser som vores. Selvom vi ikke kan se Mælkevejens fulde struktur, evnen til at måle individuelle stjerners bevægelse er nyttig til at forstå dette fænomen:Stjernerne i den nyopdagede struktur er sandsynligvis dannet omkring samme tid, i samme generelle område, og var unikt påvirket af de kræfter, der virkede i galaksen, herunder tyngdekraft og forskydning på grund af galaksens rotation.

"Ultimativt, dette er en påmindelse om, at der er mange usikkerhedsmomenter om Mælkevejens storskalastruktur, og vi er nødt til at se på detaljerne, hvis vi vil forstå det større billede, " sagde en af ​​avisens medforfattere, Robert Benjamin, en astrofysiker ved University of Wisconsin-Whitewater og en hovedforsker på GLIMPSE-undersøgelsen. "Denne struktur er et lille stykke af Mælkevejen, men det kunne fortælle os noget væsentligt om Galaxy som helhed."

Undersøgelsen blev offentliggjort i Astronomi og astrofysik .