Spotkanie zdmuchnęło większość gazowego halo w mniejszej galaktyce
W dramatycznej opowieści o przetrwaniu uchwyconej przez Kosmiczny Teleskop Hubble’ajeden z naszych najbliższych galaktycznych sąsiadów, Wielki Obłok Magellana (LMC), przebił się przez Droga Mlecznarozległe gazowe halo i wyłoniło się nienaruszone. Jednak ta galaktyka karłowata zapłaciła wysoką cenę, tracąc podczas spotkania większość własnego halo gazowego.
Astronomowie ze zdumieniem odkryli, że pozostałe halo LMC jest niezwykle małe – około 10 razy mniejsze niż w innych galaktykach o podobnej masie. Jednak pomimo tej straty, LMC zachowało wystarczającą ilość gazu, aby kontynuować formowanie nowych gwiazd. Mniejsza, mniej masywna galaktyka prawdopodobnie nie przetrwałaby takiej kolizji.
Ten przełomowy pomiar halo LMC, uzyskany po raz pierwszy, był możliwy wyłącznie dzięki unikalnym możliwościom Hubble’a.
Kosmiczny Teleskop Hubble’a widzi następstwa zderzenia galaktyki z Drogą Mleczną
Niezwykła historia przetrwania rozgrywa się na skraju naszej galaktyki, uchwycona przez NASAKosmiczny Teleskop Hubble’a.
Wielki Obłok Magellana (LMC), jeden z najbliższych galaktycznych sąsiadów Drogi Mlecznej, to galaktyka karłowata dobrze widoczna na południowym nocnym niebie. Jego pozorny rozmiar jest 20 razy większy niż Księżyc w pełni.
Naukowcy przypuszczają, że LMC nie znajduje się na stabilnej orbicie wokół Drogi Mlecznej, lecz przechodzi przez nią. Naukowcy uważają, że niedawno zakończyło swoje najbliższe podejście do naszej znacznie większej galaktyki, co spowodowało usunięcie większości sferycznego halo gazu otaczającego LMC.
Odsłonięcie Compact Halo
Po raz pierwszy astronomowie zmierzyli rozmiar halo LMC, co było możliwe dzięki Hubble’owi. Według nowego badania, które ma zostać opublikowane w The Listy do dzienników astrofizycznychhalo jest zaskakująco małe – ma średnicę zaledwie około 50 000 lat świetlnych. To mniej więcej 10 razy mniej niż halo innych galaktyk o podobnej masie, co stanowi wyraźne świadectwo dramatycznego spotkania LMC z Drogą Mleczną.
„LMC przetrwało” – powiedział Andrew Fox z AURA/STScI dla Europejska Agencja Kosmiczna w Baltimore, który był głównym badaczem obserwacji. „Mimo że stracił dużo gazu, zostało mu wystarczająco dużo, aby nadal tworzyć nowe gwiazdy. Zatem nadal można tworzyć nowe obszary gwiazdotwórcze. Mniejsza galaktyka nie przetrwałaby – nie pozostałby żaden gaz, a jedynie zbiór starzejących się czerwonych gwiazd.”
Choć LMC jest nieco bardziej podatny na zużycie, nadal zachowuje zwartą, krótką aureolę gazu – coś, czego nie byłby w stanie utrzymać grawitacyjnie, gdyby był mniej masywny. LMC stanowi 10 procent masy Drogi Mlecznej, co czyni ją cięższą niż większość galaktyk karłowatych.
„Z powodu gigantycznego halo Drogi Mlecznej gaz w LMC zostaje obcięty lub wygaszony” – wyjaśniła Sapna Mishra z STScI, główna autorka artykułu opisującego to odkrycie. „Ale nawet przy tej katastrofalnej interakcji z Drogą Mleczną LMC jest w stanie zachować 10 procent swojego halo ze względu na swoją dużą masę”.
Wpływ Drogi Mlecznej
Większość halo LMC została zdmuchnięta w wyniku zjawiska zwanego odpędzaniem pod ciśnieniem tłoka. Gęste środowisko Drogi Mlecznej odpycha nadchodzący LMC i tworzy ślad gazu podążający za galaktyką karłowatą – niczym ogon komety.
„Lubię myśleć o Drodze Mlecznej jak o gigantycznej suszarce do włosów, która wydmuchuje gaz z LMC, gdy do nas dociera” – powiedział Fox. „Droga Mleczna odpycha się tak mocno, że ciśnienie barana pozbawiło większość pierwotnej masy halo LMC. Zostało tylko trochę i to właśnie tę małą, kompaktową pozostałość, którą teraz widzimy.”
W miarę jak ciśnienie tłoka wypycha większość halo LMC, gaz zwalnia i ostatecznie spadnie do Drogi Mlecznej. Ponieważ jednak LMC właśnie minęło najbliższe podejście do Drogi Mlecznej i ponownie przemieszcza się w przestrzeń kosmiczną, naukowcy nie spodziewają się, że całe halo zostanie utracone.
Wyjątkowa rola Hubble’a
Aby przeprowadzić to badanie, zespół badawczy przeanalizował obserwacje w ultrafiolecie z teleskopu Archiwum Mikulskiego dla Teleskopów Kosmicznych w STSci. Większość światła ultrafioletowego jest blokowana przez atmosferę ziemską, dlatego nie można go obserwować za pomocą teleskopów naziemnych. Hubble jest jedynym obecnie teleskopem kosmicznym dostrojonym do wykrywania tych długości fal światła, więc badanie to było możliwe tylko za pomocą Hubble’a.
Zespół zbadał halo, wykorzystując światło tła 28 jasnych kwazarów. Uważa się, że kwazary to najjaśniejszy typ aktywnego jądra galaktycznego, zasilany przez supermasywne czarne dziury. Świecąc jak latarnie morskie, pozwalają naukowcom „zobaczyć” pośrednio gaz halo, poprzez absorpcję światła tła. Kwazary zamieszkują cały wszechświat w ogromnych odległościach od naszej galaktyki.
Naukowcy wykorzystali dane ze spektrografu Cosmic Origins Spectrograph (COS) teleskopu Hubble’a do wykrycia obecności gazu halo na podstawie sposobu, w jaki pochłania on określone kolory światła z kwazarów tła. Spektrograf rozbija światło na składowe długości fal, aby ujawnić wskazówki dotyczące stanu obiektu, temperatury, prędkości, ilości, odległości i składu. Za pomocą COS zmierzyli prędkość gazu wokół LMC, co pozwoliło im określić rozmiar halo.
Ze względu na swoją masę i bliskość Drogi Mlecznej LMC jest wyjątkowym laboratorium astrofizycznym. Obserwacja interakcji LMC z naszą galaktyką pomaga naukowcom zrozumieć, co działo się we wczesnym Wszechświecie, kiedy galaktyki były bliżej siebie. Pokazuje także, jak chaotyczny i skomplikowany jest proces interakcji galaktyk.
Przyszłe kierunki badań
Następnie zespół zbada przednią stronę halo LMC, czyli obszar, który nie został jeszcze zbadany.
„W tym nowym programie będziemy badać pięć linii wzroku w regionie, w którym halo LMC i halo Drogi Mlecznej zderzają się” – powiedział współautor Scott Lucchini z Centrum Astrofizyki | Harvardu i Smithsona. „To jest miejsce, w którym aureole są ściskane, jak dwa balony napierające na siebie”.
Odniesienie: „The Truncated Circumgalactic Medium of the Large Magellanic Cloud” autorstwa Sapny Mishry, Andrew J. Foxa, Dhanesha Krishnarao, Scotta Lucchini, Eleny D’Onghia, Frances H. Cashman, Kathleen A. Barger, Nicolasa Lehnera i Jasona Tumlinsona, zaakceptowane , Listy z dziennika astrofizycznego.
arXiv:2410.11960
Kosmiczny Teleskop Hubble’a, będący efektem współpracy NASA i Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA), od ponad trzech dekad rewolucjonizuje nasze rozumienie wszechświata. Wystrzelony w 1990 roku, nadal dostarcza przełomowych odkryć, od poznania wieku Wszechświata po wykonywanie oszałamiających zdjęć odległych galaktyk, mgławic i egzoplanet.
Operacje naukowe Hubble’a, zarządzane przez Centrum Lotów Kosmicznych Goddarda w Greenbelt w stanie Maryland, przy wsparciu misji Lockheed Martin Space w Denver w stanie Kolorado, prowadzone są przez Instytut Naukowy Teleskopów Kosmicznych (STScI) w Baltimore w stanie Maryland. Dzięki STScI, prowadzonemu przez Stowarzyszenie Uniwersytetów Badawczych w Astronomii, Hubble pozostaje w czołówce badań astronomicznych, dostarczając bezcennych informacji o kosmosie.
