Det stille liv i Messier 94

Ligesom et mord på krager, en kløgt af aber og en mumlen af ​​stære, har tætpakkede stjerner af samme alder i midten af ​​en galakse et fællesnavn:en bule.

De fleste galakser har buler i deres centre. Afhængigt af deres egenskaber - specifikt deres stjerners kinematik - har bulerne forskellige navne. Stjerner i klassiske buler bevæger sig lidt tilfældigt, ligner elliptiske galakser, og ser ud til at være ældre end deres galakse, mens stjerner i pseudobuler bevæger sig ved rotation, ligesom spiralgalakser, og ikke adskiller sig i alder fra deres galakse.

Astronomer bruger en galakses stjerneglorie som en "fossil rekord" til at studere disse buler. Stjerneglorier kan for eksempel fortælle astronomer, om en galakse er smeltet sammen med en anden galakse i sin fortid.

En ph.d.-studerende fra University of Michigan har undersøgt pseudobulgen af ​​den nærliggende diskgalakse Messier 94 og har fundet ud af, at selvom galaksen har den største pseudobulge i lokaluniverset, er der sandsynligvis ingen massive galakser, der styrtede ind i M94 tidligere.

"Astronomer tror, ​​at når en galakse smelter sammen med en anden galakse, vil fusionen afsætte materiale i stjerneglorien af ​​den galakse, den smeltede sammen med," sagde hovedforfatteren Katya Gozman. "Ved at undersøge og lære om stjernerne og stjernepopulationerne i stjerneglorien kan vi studere og finde ud af information om de tidligere fusioner, en galakse havde. Man kan sige, at vi laver ekstragalaktisk arkæologi i stjerneglorien omkring M94."

Men Gozman og hendes medforfattere fandt ingen beviser for en massiv fusion i galaksens historie. I stedet for skete der sandsynligvis en mindre fusion, hvor en galakse på størrelse med Den Lille Magellanske Sky – en dværggalakse, der er cirka tre gange mindre end Mælkevejen – styrtede ned i M94.

Gozman brugte observationsdata genereret af Subaru Hyper Suprime-Cam, der ligger på Hawaii, til at se på M94's stjerneglorie, den diffuse halo af stjerner, der omgiver en galakse. Stjerneglorien strækker sig langt ud over, hvad en galakse ser ud til at være ved første øjekast, og astronomer kan undersøge denne glorie for at lede efter rester af tidligere fusioner. En måde at lære om disse rester på er at beregne massen af ​​en galakses glorie.

Til denne undersøgelse brugte Gozman Subaru-dataene til at katalogisere stjerner i M94's stjernernes glorie i henhold til deres lysstyrke. Hun plottede stjerner i det, der kaldes et farvestørrelsesdiagram, som organiserer stjerner efter deres lysstyrke set gennem visse filtre, der bruges i astronomi til at bestemme, hvor meget lys en stjerne udsender.

Specifikt så hun på en type stjerne kaldet en rød-gigantisk grenstjerne eller en RGB-stjerne. Disse stjerner er lysende – en fordel ved at afbilde dem, siger Gozman – og hvor rød eller blå stjernen er, hænger stærkt sammen med, hvilke slags tungere, metalliske elementer de indeholder.

Gozman opdelte derefter RGB'erne i galaksen i to områder:RGB'er, hvis lys fremstod mere blåt, og RGB'er, hvis lys fremstod mere rødt. De blå RGB'er var metalfattige, mens de røde RGB'er var mere metalrige. Hun plottede også stjernernes fordeling i galaksen og bestemte, at de røde RGB'er er koncentreret i en ring omkring galaksens centrum, mens de blå RGB'er er spredt omkring de ydre dele af dens glorie.

Med fokus på de blå RGB'er opdelte Gozman galaksen i cirkulære ringer eller koncentriske ringe, der ligger over disken som en bullseye. Ved at beregne overfladelysstyrken af ​​stjernerne i hver ring var hun i stand til at bestemme massen af ​​stjerneglorien – som slet ikke var massiv. Haloens masse lader os udlede massen af ​​galaksen, der smeltede sammen i den.

"Vi bruger massen af ​​haloen til at udlede massen af ​​den galakse, der sidst styrtede ind i den galakse, vi undersøger," sagde Gozman. "Man kunne tro, at hvis en virkelig stor galakse styrtede ned i M94 for lang tid siden, kunne det have ændret morfologien, komponenterne i galaksen væsentligt, og det kunne måske have givet anledning til denne virkelig store pseudobulge i centrum."

Men der var ingen stor fusion, konstaterede Gozman. Den største galakse, der tidligere styrtede ind i M94, var slet ikke massiv. I stedet siger hun, at pseudobulen sandsynligvis er dannet kun gennem den typiske udvikling af galaksen.

Meget få undersøgelser har dog kortlagt størrelsen af ​​galaksehaloer på denne måde. Gozmans arbejde med at opløse stjernerne i M94's stjernernes glorie giver mere information til astronomer, der studerer galaksefusioner og evolution.

"Disse data er de første data, vi nogensinde har haft om den opløste stjernepopulation i denne galakse. At opløse stjerner er en ret svær ting at gøre, men det er en af ​​de bedste måder, du rent faktisk kan se på glorierne og lære om fusionshistorien for galaksen," sagde hun. "Så dette er endnu et datapunkt i et felt med meget få datapunkter." + Udforsk yderligere

Vores galakses seneste større kollision