Ο Γαλαξίας έχει ήδη αρχίσει να χωνεύει τα σύννεφα του Μαγγελάνου, ξεκινώντας με τα προστατευτικά φωτοστέφανα τους από θερμό αέριο
Μεγάλοι γαλαξίες όπως ο Γαλαξίας μας αποκτούν μάζα απορροφώντας μικρότερους γαλαξίες. Το Μεγάλο Νέφος του Μαγγελάνου και το Μικρό Νέφος του Μαγγελάνου είναι ακανόνιστοι νάνοι γαλαξίες που συνδέονται βαρυτικά με τον Γαλαξία. Και τα δύο σύννεφα παραμορφώνονται από τη βαρύτητα του Γαλαξία και οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι ο Γαλαξίας βρίσκεται στη διαδικασία της πέψης και των δύο γαλαξιών.
Μια νέα μελέτη λέει ότι αυτή η διαδικασία συμβαίνει ήδη και ότι ο Γαλαξίας απολαμβάνει τα φωτοστέφανα αερίου των Νεφών του Μαγγελάνου ως ορεκτικό, δημιουργώντας ένα χαρακτηριστικό που ονομάζεται Ρεύμα Μαγγελάνου καθώς τρώει. Εξηγεί επίσης ένα μυστήριο 50 ετών: Γιατί το Ρεύμα του Μαγγελάνου είναι τόσο τεράστιο;
ο Σύννεφα Μαγγελάνου βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τον Γαλαξία εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια. Αυτή η αλληλεπίδραση έχει δημιουργήσει ένα τεράστιο ρεύμα αερίου που ονομάζεται Ρεύμα Μαγγελάνου , η κυρίαρχη αέρια δομή στον Γαλαξία μας, που εκτείνεται στον ουρανό από τα Σύννεφα μέχρι τον Γαλαξία. Δεν μπορούμε να το δούμε με γυμνά μάτια, αλλά είναι εκεί.
Αλλά οι επιστήμονες δυσκολεύονται να απαντήσουν σε ένα σημαντικό ερώτημα σχετικά με αυτό το ρεύμα: Γιατί είναι τόσο τεράστιο;
«Το ρεύμα είναι ένα παζλ 50 ετών».
Andrew Fox, Συν-συγγραφέας, αστρονόμος στο STScI
Μια ομάδα επιστημόνων πιστεύει ότι έχει την απάντηση. Παρουσιάζουν τη δουλειά τους σε μια νέα εργασία με τίτλο ' Η κορώνα του Μαγγελάνου ως το κλειδί για το σχηματισμό του Μαγγελανικού Ρεύματος .» Δημοσιεύεται στο περιοδικό Nature και ο κύριος συγγραφέας είναι ο Scott Lucchini, μεταπτυχιακός φοιτητής στο τμήμα φυσικής UW–Madison.
Το Ρεύμα του Μαγγελάνου είναι ένα σύννεφο αερίου υψηλής ταχύτητας που απλώνεται στον ουρανό. Εκτείνεται περισσότερο από 100 μοίρες, από τα Μεγάλα και Μικρά Σύννεφα του Μαγγελάνου μέσω του νότιου πόλου του Γαλαξία. Εμφανίστηκε για πρώτη φορά το 1965 και τα μοτίβα ταχύτητάς του ήταν διαφορετικά από αυτά του Γαλαξία. Στην αρχή, οι επιστήμονες δεν συνειδητοποίησαν ότι είχε καν σύνδεση με τα σύννεφα του Μαγγελάνου. Οι ερευνητές νόμιζαν ότι ήταν απλώς ένα σύννεφο αερίου υψηλής ταχύτητας . Τα σύννεφα αερίου υψηλής ταχύτητας είναι κοινά στο φωτοστέφανο του Γαλαξία και στην πραγματικότητα το Ρεύμα του Μαγγελάνου μπορεί να θεωρηθεί ως μια συλλογή από αυτά τα σύννεφα.
Αυτή η απεικόνιση δείχνει τα σύννεφα του Μαγγελάνου, το Ρεύμα του Μαγγελάνου και τον Γαλαξία. Δείχνει επίσης κάποια άλλα χαρακτηριστικά, όπως το Stream’s Leading Arm και τις Fermi Bubbles. Πίστωση εικόνας: NASA, ESA και L. Hustak (STScI)
Ένα κεντρικό ερώτημα γύρω από το Ρεύμα του Μαγγελάνου αφορά τη μάζα του. Είναι πάνω από ένα δισεκατομμύριο φορές πιο μαζική από τον Ήλιο και οι αστρονόμοι δεν μπόρεσαν να καταλάβουν γιατί.
«Τα υπάρχοντα μοντέλα σχηματισμού του Ρεύματος του Μαγγελάνου είναι ξεπερασμένα γιατί δεν μπορούν να υπολογίσουν τη μάζα του», λέει. Σκοτ Λουτσίνι , μεταπτυχιακός φοιτητής στο τμήμα φυσικής του UW–Madison, πρώτος συγγραφέας της εργασίας.
«Γι’ αυτό καταλήξαμε σε μια νέα λύση που είναι εξαιρετική στο να εξηγεί τη μάζα του ρεύματος, η οποία είναι η πιο επείγουσα ερώτηση που πρέπει να λυθεί», προσθέτει Elena D'Onghia , καθηγητής αστρονομίας στο UW–Madison που επέβλεψε την έρευνα.
Η εικόνα (α) στα αριστερά από τη μελέτη είναι δεδομένα H1 από το Ρεύμα του Μαγγελάνου. Το χρώμα υποδεικνύει την ταχύτητα του αερίου και η φωτεινότητα υποδεικνύει στήλες πυκνότητας αερίου. (β) στα δεξιά δείχνει το αποτέλεσμα της μοντελοποίησης, συμπεριλαμβανομένου του στέμματος του Μαγγελάνου και του θερμού στέμματος του Γαλαξία. Δείχνει την τρέχουσα χωρική θέση και την ταχύτητα και των δύο νεφών, καθώς και την κλίση της ταχύτητας του αερίου κατά μήκος του ρεύματος. Πίστωση εικόνας: Lucchini et al, 2020.
Παλαιότερα αστρονομικά μοντέλα έδειξαν ότι το Ρεύμα του Μαγγελάνου είναι αποτέλεσμα της βαρυτικής παλίρροιας και της ώθησης και της έλξης των γαλαξιών. Καθώς τα σύννεφα του Μαγγελάνου πλησίαζαν πιο κοντά στον Γαλαξία και άρχισαν να περιφέρονται, η βαρύτητα τράβηξε υλικό απευθείας από τα Μεγάλα και τα Μικρά Σύννεφα για να σχηματίσει το Ρεύμα. Όπως γράφουν οι συγγραφείς στην εργασία τους, «Αν και εδώ και καιρό υπήρχε η υποψία ότι οι παλιρροϊκές δυνάμεις και απογύμνωση πίεσης εμβόλου συνέβαλαν στον σχηματισμό του Ρεύματος του Μαγγελάνου, τα μοντέλα δεν μπόρεσαν να παρέχουν πλήρη κατανόηση της προέλευσής του».
Τα παλαιότερα μοντέλα υπέθεταν ότι το αέριο στο Ρεύμα προερχόταν κυρίως από το Μικρό Νέφος του Μαγγελάνου, επειδή αυτό το σύννεφο δεν είχε αρκετή βαρύτητα για να διατηρήσει το αέριό του. Αυτά τα μοντέλα ήταν εν μέρει επιτυχημένα, καθώς προέβλεψαν το μέγεθος και το σχήμα του Ρεύματος του Μαγγελάνου. Αλλά δεν μπορούσαν να υπολογίσουν τη μάζα και μπορούσαν να εξηγήσουν μόνο το ένα δέκατο της μάζας του Ρεύματος. Επίσης, δεν μπορούσαν να εξηγήσουν την κατακερματισμένη δομή του Stream και γιατί αέριο και από τα δύο Σύννεφα ήταν παρόν στο Stream.
Εδώ είναι που γαλαξιακά φωτοστέφανα Πέρασε Μέσα.
Οι αστρονόμοι γνωρίζουν για τα γαλαξιακά φωτοστέφανα εδώ και καιρό. Ένας γαλαξίας όπως ο Γαλαξίας έχει ένα τεράστιο φωτοστέφανο που εκτείνεται πολύ πέρα από το σπειροειδές του σχήμα. Το φωτοστέφανο έχει τρία συστατικά: το αστρικό φωτοστέφανο. η κορώνα αερίου? και το φωτοστέφανο της σκοτεινής ύλης. Αυτό το έργο αφορά το αέριο στέμμα, που ονομάζεται επίσης αέριο φωτοστέφανο.
Η δομή ενός γαλαξία όπως ο Γαλαξίας. Πίστωση εικόνας: K Brauer.
Αυτό που δεν συνειδητοποίησαν οι αστρονόμοι είναι ότι τα σύννεφα του Μαγγελάνου ήταν αρκετά μεγάλα ώστε να έχουν τα δικά τους φωτοστέφανα αερίου . Αυτή είναι μια πρόσφατη ανακάλυψη, και τα παλαιότερα μοντέλα προηγούνται αυτής της γνώσης. Για την D'Onghia και την ομάδα της, αυτό έκανε τη διαφορά. Συνειδητοποίησαν ότι η παρουσία αυτών των φωτοστέφανων θα άλλαζε δραματικά τον τρόπο με τον οποίο σχηματίστηκε το Ρεύμα του Μαγγελάνου.
Ο κύριος συγγραφέας Scott Lucchini πραγματοποίησε μερικές νέες προσομοιώσεις υπολογιστή του Magellanic Stream. Χώρισε τη δημιουργία του Stream σε δύο περιόδους.
Στην πρώτη περίοδο, τα Μεγάλα και τα Μικρά Σύννεφα του Μαγγελάνου απέχουν πολύ από τον Γαλαξία μας, αλλά κινούνται μαζί στο διάστημα. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, το LMC αντλεί αέριο από το SMC για δισεκατομμύρια χρόνια. Αυτό το κλεμμένο αέριο θα αποτελούσε αργότερα μεταξύ 10% και 20% του ρεύματος του Μαγγελάνου.
Μετά ήρθε η δεύτερη χρονική περίοδος, όταν τα Σύννεφα ήταν πιο κοντά στον Γαλαξία και άρχισαν να περιφέρονται γύρω του. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, ο Γαλαξίας άρχισε να αντλεί υλικό από το αέριο στέμμα των Σύννεφων, δημιουργώντας το τεράστιο τόξο του Ρεύματος του Μαγγελάνου.
«Αυτή η εργασία επαναπροσδιορίζει την κατανόησή μας για το πώς το αέριο συσσωρεύεται στον Γαλαξία και σχηματίζει τη δεξαμενή για το μελλοντικό σχηματισμό αστεριών».
Συν-συγγραφέας Joss Bland-Hawthorn, Διευθυντής του Sydney Institute for Astronomy.
Αυτό το νέο μοντέλο κάνει πολύ καλύτερη δουλειά στην εξήγηση της μάζας του Ρεύματος του Μαγγελάνου. Αλλά πηγαίνει ακόμα πιο μακριά. Κάνει καλύτερη δουλειά στο να εξηγεί το σχήμα που μοιάζει με νήμα του Ρεύματος και δείχνει πώς το Ρεύμα αποτελείται κυρίως από το πιο ενεργητικό ιονισμένο αέριο και όχι από μη ιονισμένο.
Αυτό το σχήμα από τη μελέτη δείχνει πώς συσσωρεύονται τέσσερα διαφορετικά μοντέλα για την παραγωγή της παρατηρούμενης μάζας του Ρεύματος του Μαγγελάνου, η οποία είναι περίπου 1,3 στην κλίμακα στα δεξιά. Στα αριστερά είναι ο μαζικός προϋπολογισμός για το Leading Arm, και στα δεξιά είναι ο μαζικός προϋπολογισμός για το συρόμενο ρεύμα. Και για τα δύο τμήματα του ρεύματος, τα τρία πρώτα μοντέλα αποτυγχάνουν να λάβουν υπόψη τη συνολική μάζα. Η πιο δεξιά μπάρα σε κάθε πλευρά αντιπροσωπεύει το νεότερο μοντέλο, το οποίο ευθυγραμμίζεται καλά με τις μετρήσεις της μάζας του Stream. Πίστωση εικόνας: Lucchini et al, 2020.
Ίσως ακόμη πιο σημαντικό, εξηγεί την έλλειψη αστεριών στο Stream. Δεδομένου ότι το υλικό που συνθέτει το Ρεύμα είναι από το αέριο στέμμα και όχι το κύριο σώμα των ίδιων των Νεφών του Μαγγελάνου, δεν υπάρχουν αστέρια. Αυτά τα αποτελέσματα προσομοίωσης συμφωνούν επίσης με ορισμένους προηγούμενη έρευνα , δείχνοντας ότι το υλικό στον κορυφαίο βραχίονα του Μαγγελανικού Ρεύματος προέρχεται κυρίως από το Μικρό Νέφος του Μαγγελάνου. Αυτό το υλικό θα είχε ληφθεί από το SMC από το LMC στην πρώτη φάση και στη συνέχεια στο Leading Arm.
Αυτή είναι μια μωσαϊκή εικόνα μιας άκρας όψης του γαλαξία του Γαλαξία, που κοιτάζει προς το κεντρικό εξόγκωμα. Επάνω του βρίσκονται εικόνες ραδιοτηλεσκοπίου, χρωματισμένες ροζ, του τεντωμένου, σε σχήμα τόξου Ρεύματος του Μαγγελάνου κάτω από το επίπεδο του γαλαξία και του τεμαχισμένου, κατακερματισμένου μπροστινού βραχίονα που διασχίζει το επίπεδο του γαλαξία και εκτείνεται πάνω από αυτό. Αυτά τα νέφη αερίου αποσπώνται βαρυτικά σαν τάφι από τα Μικρά και Μεγάλα Νέφη του Μαγγελάνου - δορυφόρους γαλαξίες στον Γαλαξία μας - που εμφανίζονται ως φωτεινές συστάδες μέσα στο αέριο. Η πηγή του Μαγγελάνου Ρεύματος που μοιάζει με κορδέλα αποκαλύφθηκε από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble της NASA/ESA πριν από περίπου πέντε χρόνια και βρέθηκε ότι προέρχεται και από τα δύο σύννεφα του Μαγγελάνου. Ωστόσο, η πηγή του Ηγετικού βραχίονα παρέμενε μυστήριο. Η ομάδα διαπίστωσε ότι το αέριο ταιριάζει με το περιεχόμενο του Μικρού Νέφους του Μαγγελάνου. Πίστωση εικόνας: NASA, ESA, A. Fox (STScI), D. Nidever et al., NRAO/AUI/NSF and A. Mellinger, Έρευνα Leiden-Argentine-Bonn (LAB), Παρατηρητήριο Parkes, Παρατηρητήριο Westerbork, Παρατηρητήριο Arecibo, και A. Feild ( STScI )
«Το ρεύμα είναι ένα παζλ 50 ετών», λέει ο Andrew Fox, ένας από τους συν-συγγραφείς της μελέτης και αστρονόμος στο Επιστημονικό Ινστιτούτο του Διαστημικού Τηλεσκοπίου, που λειτουργεί το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble. «Δεν είχαμε ποτέ μια καλή εξήγηση για το από πού προήλθε. Αυτό που είναι πραγματικά συναρπαστικό είναι ότι πλησιάζουμε σε μια εξήγηση τώρα».
Η δουλειά όμως δεν τελειώνει εδώ. Τώρα που οι προσομοιώσεις έχουν φτάσει σε μια πιθανή εξήγηση για τη μάζα του Ρεύματος του Μαγγελάνου, μπορεί να δοκιμαστεί παρατηρητικά. Εάν υπάρχει κορώνα αερίου που περιβάλλει τα σύννεφα του Μαγγελάνου, το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble θα πρέπει να μπορεί να δει τα ενδεικτικά σημάδια του. Θα το κάνει αυτό παρατηρώντας το υπεριώδες φως από τα κβάζαρ φόντου.
«Η κορώνα του Μαγγελάνου θα είναι αναμφίβολα παρατηρήσιμη μέσω απορρόφησης σε υψηλά ιονισμένες καταστάσεις άνθρακα και πυριτίου (C IV και Si IV) στα υπεριώδη φάσματα των κβάζαρ υποβάθρου που βρίσκονται κοντά στο LMC στον ουρανό», γράφουν οι συγγραφείς στην εργασία τους. Προσθέτουν ότι «…οι σκοπευτικές γραμμές φόντου-κβάζαρ προσφέρουν την ευκαιρία για σαφείς ανιχνεύσεις της κορώνας του Μαγγελάνου, επειδή δεν έχουν μολυνθεί από το διαστρικό υλικό του LMC».
Μάλιστα, κάποιες παρατηρήσεις έχουν ήδη υπονοήσει την παρουσία κορώνας που περιβάλλει τα Σύννεφα. Με μια πιο ξεκάθαρη ιδέα για το τι πρέπει να αναζητήσουμε για να δοκιμάσουμε την ύπαρξη της κορώνας, θα πρέπει να έχουμε μια πιο ολοκληρωμένη εικόνα του Γαλαξία και του γαλαξιακού του περιβάλλοντος στο εγγύς μέλλον.
«Αυτό το έργο επαναπροσδιορίζει την κατανόησή μας για το πώς το αέριο συσσωρεύεται στον Γαλαξία μας και σχηματίζει τη δεξαμενή για μελλοντικό σχηματισμό αστεριών», λέει ο Joss Bland-Hawthorn, συν-συγγραφέας της εργασίας και διευθυντής του Ινστιτούτου Αστρονομίας του Σίδνεϊ στην Αυστραλία.
Περισσότερο:
- Δελτίο τύπου: Το τεράστιο φωτοστέφανο εξηγεί τελικά το ρεύμα αερίου που στροβιλίζεται γύρω από τον Γαλαξία
- Νέα Έρευνα: Η κορώνα του Μαγγελάνου ως το κλειδί για το σχηματισμό του Μαγγελανικού Ρεύματος
- Σύμπαν σήμερα: Πριν από περίπου 3,5 εκατομμύρια χρόνια, ένα ρεύμα αερίου έξω από τον Γαλαξία θα φώτιζε τον νυχτερινό ουρανό
- Σύμπαν σήμερα: Απολαύστε τη μεγαλύτερη υπέρυθρη εικόνα που τραβήχτηκε ποτέ από το μικρό σύννεφο του Μαγγελάνου χωρίς όλη αυτή την ενοχλητική σκόνη στο δρόμο
