NASA-teleskop for at hjælpe med at udrede galaksevækst, makeup af mørkt stof

NASAs romerske rumteleskop Nancy Grace vil studere tjavsede strømme af stjerner, der strækker sig langt ud over de tilsyneladende kanter af mange galakser. Missioner som Hubble- og James Webb-rumteleskoperne ville være nødt til at lappe hundredvis af små billeder sammen for at se disse strukturer omkring nærliggende galakser fuldt ud. Roman vil gøre det i et enkelt øjebliksbillede. Astronomer vil bruge disse observationer til at udforske, hvordan galakser vokser og mørkt stofs natur.

Stjernestrømme ligner æteriske hårstrå, der strækker sig udad fra nogle galakser, og driver fredeligt gennem rummet som en del af haloen - et sfærisk område, der omgiver en galakse. Men disse stjernefly er tegn på et ældgammelt drama i kosmisk skala, der tjener som fossile optegnelser over en galakses fortid. At studere dem forvandler astronomer til galaktiske arkæologer.

"Haloer er for det meste lavet af stjerner, der blev fjernet fra andre galakser," sagde Tjitske Starkenburg, en postdoktor ved Northwestern University i Evanston, Illinois, som undersøgte Romans potentiale på dette område. "Romerske brede, dybe billeder vil være skarpe nok til, at vi kan opløse individuelle stjerner i andre galaksers glorier, hvilket gør det muligt at studere stjernestrømme i et stort antal galakser for første gang."

Holdet, ledet af Starkenburg, vil dele deres resultater ved American Astronomical Societys 240. møde i Pasadena, Californien, i dag.

Galaktisk kannibalisme, stjålne stjerner

Simuleringer understøtter teorien om, at galakser delvist vokser ved at opsluge mindre grupper af stjerner. En dværggalakse fanget i kredsløb af en større galakse bliver forvrænget af tyngdekraften. Dens stjerner drypper ud og sporer buer og sløjfer rundt om den større galakse, indtil de i sidste ende bliver dens nyeste medlemmer.

"Når individuelle stjerner siver ud af dværggalaksen og falder ned i den mere massive, danner de lange, tynde strømme, der forbliver intakte i milliarder af år," sagde Sarah Pearson, en Hubble-postdoc ved New York University i New York City. hovedforfatteren til en separat undersøgelse, også offentliggjort i The Astrophysical Journal , om missionens forventede observationer på dette område. "Så stjernestrømme rummer hemmeligheder fra fortiden og kan belyse milliarder af års evolution."

Astronomer har fanget denne kannibalistiske proces i gang ved hjælp af teleskoper som ESA's (European Space Agency's) Gaia-satellit, som er finjusteret til at måle positioner og bevægelser af stjerner i vores Mælkevejsgalakse. Roman vil udvide disse observationer ved at foretage lignende målinger af stjerner i både Mælkevejen og andre galakser.

Mælkevejen er hjemsted for mindst 70 stjernestrømme, hvilket betyder, at den sandsynligvis har spist mindst 70 dværggalakser eller kugleformede stjernehobe - grupper på hundredtusindvis af gravitationsbundne stjerner. Romans Mælkevejsbilleder kunne give astronomer mulighed for at samle snapshots i tide for at vise stjerners bevægelser. Det vil hjælpe os med at lære om, hvad mørkt stof – usynligt stof, som vi kun kan detektere via dets gravitationseffekter på synlige objekter – er lavet af.

En teori antyder, at mørkt stof er "koldt" eller består af tunge, træge partikler. Hvis det er tilfældet, skulle det klumpe sig sammen i galakse-haloer, hvilket ville forstyrre stjernestrømme på måder, som Roman kunne se. Ved enten at opdage eller udelukke disse forvrængninger kunne Roman indsnævre kandidaterne til, hvad mørkt stof kunne være lavet af.

Astronomer ser også frem til at studere stjernestrømme i flere af Mælkevejens nabogalakser. De er ikke godt undersøgt i andre galakser, fordi de er så svage og langt væk. De er også så store, at de kan omslutte en hel galakse. Det kræver en uovertruffen panoramaudsigt som Romans for at tage billeder, der er både store og detaljerede nok til at se dem.

Især undvigende stjernestrømme, der blev dannet, da Mælkevejen sugede stjerner fra kugleformede stjernehobe, er blevet opdaget før, men de er aldrig blevet fundet i andre galakser. De er svagere, fordi de indeholder færre stjerner, hvilket gør dem meget sværere at få øje på i andre, fjernere galakser.

Roman vil muligvis opdage dem i flere af vores nabogalakser for første gang nogensinde. Missionens brede, skarpe, dybe syn skulle endda afsløre individuelle stjerner i disse enorme, dunkle strukturer. I en tidligere undersøgelse offentliggjort i The Astrophysical Journal Pearson ledede udviklingen af ​​en algoritme til systematisk at søge efter stjernestrømme, der stammer fra kuglehobe i nabogalakser.

Starkenburgs nye undersøgelse føjer til billedet ved at forudsige, at Roman skulle være i stand til at detektere snesevis af vandløb i andre galakser, der stammer fra dværggalakser, hvilket giver en hidtil uset indsigt i, hvordan galakser vokser.

"Det er spændende at lære mere om vores Mælkevej, men hvis vi virkelig ønsker at forstå galaksedannelse og mørkt stof, har vi brug for en større prøvestørrelse," sagde Starkenburg. "At studere stjernestrømme i andre galakser med Roman vil hjælpe os med at se det større billede." + Udforsk yderligere

Gammel dværggalakse rekonstrueret med MilkyWay@home frivillig computer