Astronomové našli vydlabanou skořápku trpasličí galaxie, která se srazila s Mléčnou dráhou před miliardami let
V roce 2005 astronomové našli husté seskupení hvězd v souhvězdí Panny. Vypadalo to jako hvězdokupa, až na to, že další průzkumy ukázaly, že některé hvězdy se pohybují směrem k nám a některé se vzdalují. Toto zjištění bylo neočekávané a naznačovalo, že Stream není jednoduchá hvězdokupa.
Studie z roku 2019 ukázala, že seskupení hvězd není žádnou hvězdokupou; místo toho je to vyhloubená skořápka trpasličí sféroidní galaxie, která se spojila s Mléčnou dráhou. Říká se tomu Virgo Overdensity (VOD) nebo Virgo Stellar Stream.
Nová studie zahrnující některé ze stejných výzkumníků ukazuje, jak a kdy k fúzi došlo, a identifikuje další skořápky ze stejné fúze.
Název nového listu je „ Struktura pláště Mléčné dráhy odhaluje dobu radiální srážky .“ Prvním autorem je Thomas Donlon II, postgraduální student Rensselaer, který byl také prvním autorem studie z roku 2019. Článek je publikován v The Astrophysical Journal.
Autoři ve svém článku píší: „V této práci poprvé identifikujeme substrukturu skořápky v Mléčné dráze a tvrdíme, že tyto skořápky jsou skutečně spojeny s VRM, a tedy radiální fúzí.“
Existují různé typy fúzí a podle dokumentu z roku 2019 byla fúze, která vytvořila VOD, to, co je známé jako radiální fúze. Jedná se o typy násilných fúzí, které a tisková zpráva popisuje jako „hvězdnou verzi pádu T-bone“.
„Když jsme to dali dohromady, byl to ‚aha‘ moment,“ řekla Heidi Jo Newberg, Rensselaerova profesorka fyziky, aplikované fyziky a astronomie a hlavní autorka knihy The Astrophysical Journal 2019 dokument podrobně popisující objev. 'Tato skupina hvězd měla spoustu různých rychlostí, což bylo velmi zvláštní.' Ale teď, když vidíme jejich pohyb jako celek, chápeme, proč se rychlosti liší a proč se pohybují tak, jak se pohybují.“
Nový dokument na této práci staví a odhaluje ještě více detailů. Když se trpasličí galaxie srazila s Mléčnou dráhou, zanechala za sebou zakřivené roviny hvězd, které tak trochu poskakují skrz galaktický střed. Událost nazvali Virgo Radial Merger (VRM).
Pokaždé, když se trpasličí galaxie srazí s galaktickým středem, vyrazí na druhou stranu, aby byla přitažena zpět ke středu. Pokaždé, když dosáhne nejvzdálenějšího bodu, zanechá za sebou některé ze svých hvězd a vytvoří skořápky. Tým vytvořil simulace pomocí pozorovacích dat a vypočítal, kolikrát se trpasličí galaxie odrazila tam a zpět a kdy se poprvé spojila s Mléčnou dráhou.
Tým výzkumníků použil data z více zdrojů. Pomocí dat ze Sloan Digital Sky Survey, mise ESA Gaia a LAMOST dalekohledem v Číně, našli dvě skořepinové struktury ve VOD a další dvě v oblasti Hercules Aquila Cloud. Jejich počítačové modelování ukázalo, že sloučení začalo, když trpasličí galaxie poprvé prošla středem Mléčné dráhy před 2,7 miliardami let.
Kombinovaná data a obrázky ukazují umístění čtyř struktur pláště nalezených v Mléčné dráze. Obrazový kredit: Rennselaer University.
Fúze galaxií nejsou vzácné . Obrovské galaxie jako Mléčná dráha se zvětšily sloučením s mnohem menšími galaxiemi. V současné době je Mléčná dráha uprostřed dvou fúzí. Je v procesu slučování s trpasličí sféroidní galaxií Střelec a s oběma Malé a velké Magellanova mračna .
Všechny tyto fúze zanechaly své stopy na Mléčné dráze. Halo naší galaxie je oblast hvězd ve sférickém tvaru obklopující spirální ramena Mléčné dráhy. Většina těchto hvězd není „původní“ v galaxii, ale místo toho jsou „přistěhovalci“ z jiných galaxií, které se spojily s Mléčnou dráhou.
Elegantní, majestátní vzhled Mléčné dráhy popírá její historii někdy násilných sloučení s jinými galaxiemi. Obrazový kredit: NASA.
V průběhu času slapové síly galaxie tvarují tyto přistěhovalce do dlouhých proudů hvězd. Tyto proudy se pohybují ve vzájemné shodě přes svatozář. Astronomové to nazývají slapové sloučení a jsou předmětem mnoha výzkumů.
Ale toto spojení bylo jiné. Radiální fúze, jako je tato, jsou mnohem prudší a trpasličí galaxie se může několikrát převrátit tam a zpět a zanechat tyto tvary skořápky.
Tento obrázek ze studie ukazuje jak oblast VOD (vlevo), tak oblast Hercules Aquila Cloud. Aby pomohli identifikovat struktury ve tvaru skořápky, autoři zmapovali umístění hvězd RRL a BHB. RRL jsou hvězdy RR Lyrae, proměnné hvězdy používané k určení vzdálenosti. BHB jsou hvězdy Blue Horizontal Branch a jsou extrémně horké. Používají se jako indikátory v astronomii a jejich vzdálenosti jsou určeny spektroskopií. Obrazový kredit: Donlon II a kol., 2020.
V tisková zpráva , první autor Thomas Donlon II vysvětlil, že tým aktivně nehledal důkazy o jedné z těchto radiálních fúzí.
'Existují další galaxie, typicky kulovitější galaxie, které mají velmi výraznou obalovou strukturu, takže víte, že tyto věci se stávají, ale my jsme se dívali do Mléčné dráhy a neviděli jsme skutečně zjevné gigantické obaly,' řekl Donlon. který byl také hlavním autorem dokumentu z roku 2019, který jako první navrhl sloučení Panenského radiálního sloučení.
Jak tým pracoval na své studii, pohyb hvězd ve VOD se v jejich modelování stal jasnějším. Tehdy museli za příčinu považovat radiální sloučení. 'A pak jsme si uvědomili, že je to stejný typ sloučení, který způsobuje tyto velké granáty,' řekl Donlon II. 'Jen to vypadá jinak, protože za prvé jsme uvnitř Mléčné dráhy, takže máme jinou perspektivu, a také je to disková galaxie a nemáme tolik příkladů skořápkových struktur v diskových galaxiích.' “
Toto zjištění také vrhá nové světlo na některé další aspekty morfologie Mléčné dráhy, včetně Gaia klobása . Klobása Gaia je pozůstatkem jiné trpasličí galaxie, která se spojila s Mléčnou dráhou. K tomuto sloučení došlo před 8 až 10 miliardami let a přidalo k Mléčné dráze osm kulových hvězdokup a asi 50 miliard slunečních hmot hvězd, plynu a temné hmoty. Má charakteristický tvar klobásy díky oběžným drahám hvězd.
Toto je snímek kulové hvězdokupy NGC 2808 z Hubbleova vesmírného dalekohledu. Může to být staré jádro klobásy Gaia. Samotná klobása Obrazový kredit: NASA, ESA, A. Sarajedini (University of Florida) a G. Piotto (University of Padua (Padova)) – http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2007/2007/ 18/image/a/ (přímý odkaz), Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2371715
Před touto prací měli astronomové tendenci si myslet, že radiální sloučení Panny a klobása Gaia byly výsledkem stejné události. Ale nyní existuje mnohem mladší odhad pro VRM a oba jsou chápány jako samostatné události. Pokud se nejedná o samostatné události, pak časový odhad pro klobásu Gaia musí být mladší, což znamená, že klobása nemůže být zodpovědná za to, že disk Mléčné dráhy je tak tlustý, což je jeden z výsledků připisovaných starší odhad pro událost Gaia Sausage.
Při pohledu na rozložení rychlostí hvězd v Mléčné dráze tvoří hvězdy galaxie Sausage charakteristický tvar podobný klobáse. Tento jedinečný tvar je způsoben silnými radiálními pohyby hvězd. Vzhledem k tomu, že Slunce leží ve středu tohoto obrovského mračna hvězd, distribuce nezahrnuje zpomalené hvězdy, které se v současné době otáčí zpět směrem ke středu galaxie. Obrazový kredit: Myeong et al., 2018.
Tato práce potenciálně vrhá nové světlo i na další části Mléčné dráhy. The Šnek Gaia je spirálovitá skupina hvězd poblíž Slunce, která může být spojena s VRM, a další událost zvaná Splash může být také. Splash je podstruktura v disku Mléčné dráhy poblíž Slunce. Má velkou populaci hvězd bohatých na kovy, které se pohybují po vysoce radiálních drahách ve vnitřním halo. Kolem původu Splash existuje mnoho otázek, ale tato studie ukazuje, že to mohlo způsobit VRM a další starověké fúze nejsou potřeba k vysvětlení.
'Existuje mnoho potenciálních souvislostí s tímto zjištěním,' řekl Newberg. 'Radiální sloučení v Panně otevírá dveře k lepšímu pochopení dalších jevů, které vidíme a kterým plně nerozumíme, a které mohly být velmi dobře ovlivněny něčím, co před méně než 3 miliardami let propadlo přímo středem galaxie.' .“