Astronomi vidijo skozi prah Rimske ceste, da bi sledili, od kod prihaja sevanje v središču galaksije
Središče naše lastne galaksije je lahko eno najbolj skrivnostnih krajev vesolja. Astronomi morajo sondirati skozi gost prah, da bi videli, kaj se tam dogaja. Ves ta prah otežuje življenje astronomom, ki poskušajo razumeti vse sevanje v središču Rimske ceste in kaj točno je njegov vir.
Nova študija, ki temelji na 20-letnih podatkih - in vodikovem mehurčku, kjer ga ne bi smelo biti - pomaga astronomom razumeti vso to energijo.
Astronomska posebnost je, da na nek način vemo več o drugih galaksijah kot o svojih. Znanstveniki so v vidni svetlobi preučevali energijo, ki prihaja iz središča tisočih drugih spiralnih galaksij. Toda za našo Rimsko cesto je to znanje blokirano z gostimi oblaki plina in prahu.
Skupina raziskovalcev je preučila desetletja podatkov s teleskopa Wisconsin H-Alpha Mapper (WHAM) za namige o energiji Rimske ceste. Njihovi rezultati so v prispevku z naslovom » Odkritje razpršenih optičnih emisijskih linij iz notranje galaksije: dokazi za plin podoben LI(N)ER .” Glavni avtor je Dhanesh Krishnarao z Univerze v Wisconsinu. Članek je objavljen v reviji Science Advances.
V bližini središča Rimske ceste je ogromna količina vodika. Ta vodik je ioniziran z energijo iz galaktičnega središča. Kot ioniziranemu plinu so mu odvzeli elektrone. Teleskop WHAM je zasnovan tako, da vidi ioniziran vodik, ki je rdeč, če ga gledamo z 'obsegom'.
Teleskop WHAM je na Medameriškem observatoriju Cerro-Tololo v Čilu. To je popolnoma robotiziran, daljinsko voden objekt. Zasluge za sliko: WHAM/Univerza v Wisconsinu.
Ne gre samo za to, da je vodik ioniziran. Ko je plin ioniziran, se ioni običajno v kratkem času ponovno združijo v nevtralnost. Dejstvo, da ves ta vodik nenehno ionizira vir energije, je povezava med podatki WHAM in energijo v središču Rimske ceste. Astronomi so mislili, da je vir energije za to ionizacijo nastajanje zvezd, vendar to ni dokončno.
WHAM je narejen po meri za študij ioniziranega plina. Rimska cesta vsebuje debelo plast, imenovano topli ionizirani medij (WIM), ki je posebna in glavna sestavina galaktičnega medzvezdnega medija. WIM je primarni cilj WHAM.
'Brez stalnega vira energije prosti elektroni običajno najdejo drug drugega in se ponovno združijo, da se vrnejo v nevtralno stanje v relativno kratkem času,' je v raziskavi pojasnil soavtor L. Matthew Haffner z letalske univerze Embry-Riddle. izjava za javnost . 'Zmožnost videti ioniziran plin na nove načine bi nam morala pomagati odkriti vrste virov, ki bi lahko bili odgovorni za ohranjanje energije za ves ta plin.'
Vse se je začelo, ko je soavtor Bob Benjamin, profesor astronomije UW-Whitewater, pred nekaj leti pregledoval podatke WHAM. Podatki so bili pridobljeni iz opazovanj ioniziranega vodika po Rimski cesti. Benjamin je našel tisto, kar je imenoval 'rdečo zastavo'. Iz prašnega središča Rimske ceste je štrlel mehurček ioniziranega vodika nenavadne oblike.
In ta mehurček se je premikal v smeri Zemlje.
Raziskovalci so uporabili teleskop Wisconsin H-alpha Mapper ali WHAM za merjenje emisije vidne svetlobe iz vodika v območju v obliki diska, nagnjenem pod ravnino Rimske ceste, označene z rdečo. DHANESH KRISHNARAO/SLIKA MLEČNE POTI AXEL MELLINGER
Astronomi to funkcijo imenujejo 'nagnjen disk'. Njene nenavadne oblike ni mogoče razložiti s fizičnimi vzroki, kot je vrtenje galaksije. Za tem je nekaj drugega.
Raziskovalci so ugotovili, da je to redka priložnost: disk je štrlel iz svojega običajnega pokrova gostega prahu. Zdaj bi ga lahko preučevali v optični svetlobi, zahvaljujoč WHAM. Običajno je nagnjen disk viden le v infrardečem ali radiu zaradi prašne tančice. To je raziskovalcem omogočilo primerjavo središča Rimske ceste z opazovanji vidne svetlobe drugih spiralnih galaksij.
'Prvič smo lahko neposredno primerjali meritve iz naše Galaksije s to veliko populacijo.'
L. Matthew Haffner, soavtor študije, Embry-Riddle Aeronautical University
'Zmožnost izvajanja teh meritev v optični svetlobi nam je omogočila veliko lažje primerjati jedro Rimske ceste z drugimi galaksijami,' je dejal Haffner. »Številne pretekle študije so merile količino in kakovost ioniziranega plina iz središč tisočih spiralnih galaksij po vsem vesolju. Prvič smo lahko neposredno primerjali meritve iz naše Galaksije s to veliko populacijo.'
Obstajajo obstoječe znanstvene modeli ioniziranega plina ki sestavlja WIM. V tej novi raziskavi je vodilni avtor Dhanesh Krishnarao uporabil eno, da je napovedal, koliko ioniziranega plina mora biti v območju rdeče zastave, ki ga je opazil Benjamin. Te napovedi je izboljšal z neobdelanimi podatki WHAM in pripravil natančno tridimenzionalno sliko strukture mehurčkov. S pomočjo spektroskopije so raziskovalci ugotovili, koliko dušika in kisika je bilo prisotnega, kar jim je dalo več namigov o celotni sestavi strukture.
Rezultati kažejo, da je 48 % plina v funkciji Tilted Disk ionizirano z neznanim virom energije. Kot pravi glavni avtor Krishnarao, 'Mlečno pot je zdaj mogoče uporabiti za boljše razumevanje njene narave.'
Ta številka iz študije, bogata z informacijami, prikazuje nekatere ugotovitve ekipe. Na zgornji plošči je prikazana postavitev funkcije nagnjenega diska, pri čemer so Fermijevi mehurčki za referenco označeni z vijolično. Spodnja plošča prikazuje spektralne posnetke dveh ciljev WHAM. Vsaka spodnja plošča prikazuje prisotnost vodika alfa, vodika beta, pa tudi žvepla II, dušika II in kisika III. Zasluge za sliko: Krishnarao et al, 2020.
Pred tem delom so znanstveniki vedeli le za nevtralni ali neioniziran plin v osrednji regiji. Zdaj bolje razumejo ionizirani plin in vedo, da se spreminja, ko se odmika od galaktičnega središča. To je kritična ugotovitev, saj prvič kaže, da je Rimska cesta podobna drugim spiralnim galaksijam, imenovanim LINER.
'Blizu jedra Rimske ceste,' je pojasnil Krishnarao, 'plin ionizirajo novonastale zvezde, a ko se oddaljite od središča, postanejo stvari bolj ekstremne in plin postane podoben razredu galaksij, imenovanim LINER , oz območja z nizko ionizacijsko (jedrsko) emisijo .'
LINER so galaktična jedra, ki jih identificirajo njihove spektralne črtne emisije, ki kažejo prisotnost šibko ioniziranih ali nevtralnih atomov, kot sta O, O+, N+, in S+. Približno ena tretjina bližnjih galaksij je LINER. So bolj sevalne kot galaksije, katerih edini vir energije je nastajanje zvezd, vendar manj sevalne kot galaksije, ki imajo aktivno hranjeno supermasivno črno luknjo.
'Pred tem odkritjem s strani WHAM-a nam je bila galaksija Andromeda najbližja spirala LINER.'
L. MATTHEW HAFFNER, SOAVTOR Študije, EMBRY-RIDDLE AERONAVTIČNA UNIVERZA
Zdaj, ko vemo, da je naša lastna galaksija Rimska cesta LINER, to pomeni, da lahko astronomi zdaj preučujejo LINER od blizu in osebno.
Galaksija Andromeda je tudi LINER spiralna galaksija. Čeprav je v astronomskem smislu blizu, je še vedno zelo oddaljen in ga je težko preučevati. Zasluge slike: NASA/ESA/Hubble
'Pred tem odkritjem s strani WHAM-a nam je bila Andromedina galaksija najbližja spirala LINER,' je dejal Haffner. 'Toda še vedno je oddaljena milijone svetlobnih let. Ker je jedro Rimske ceste oddaljeno le več deset tisoč svetlobnih let, lahko zdaj podrobneje preučimo regijo LINER. Preučevanje tega razširjenega ioniziranega plina bi nam moralo pomagati izvedeti več o trenutnem in preteklem okolju v središču naše Galaksije.
Seveda je še veliko vprašanj. Čeprav zdaj vemo, da je Rimska cesta LINER in da se mehurčkasta struktura, ki jo je opazil Benjamin, ki je začela vse to, le zdi, da se premika proti nam zaradi svoje eliptične orbite, ostaja ključno vprašanje neodgovorjeno: kaj je vir energije. poganja vso to ionizacijo?
'WHAM je bil odlično orodje za izdelavo prve raziskave tega plina na celotnem nebu, vendar smo lačni za več podrobnosti.'
L. MATTHEW HAFFNER, SOAVTOR Študije, EMBRY-RIDDLE AERONAVTIČNA UNIVERZA
To vprašanje bo morda moralo počakati na naslednika WHAM, načrtovanega, a še neimenovanega.
'V naslednjih nekaj letih upamo, da bomo zgradili naslednika WHAM, ki bi nam dal ostrejši pogled na plin, ki ga preučujemo,' je dejal Haffner. 'Trenutno so naše `piksle' zemljevida dvakrat večje od polne lune. WHAM je bil odlično orodje za izdelavo prve raziskave tega plina na celotnem nebu, vendar smo lačni za več podrobnosti.'
Več:
- Izjava za javnost: Znanstvena 'rdeča zastava' razkriva nove namige o naši galaksiji, pravi raziskovalec Embry-Riddle
- Raziskovalna naloga: Odkritje razpršenih optičnih emisijskih linij iz notranje galaksije: dokazi za plin podoben LI(N)ER
- Vesolje danes: Astronomi najdejo vir ogromnih mehurčkov plina, ki tečejo iz Rimske ceste, še vedno nimajo pojma, kaj jih je povzročilo
