Mlečna cesta že začenja prebavljati Magellanove oblake, začenši z njihovimi zaščitnimi halosi vročega plina
Masivne galaksije, kot je naša Rimska cesta, pridobivajo maso tako, da absorbirajo manjše galaksije. Veliki Magellanov oblak in Mali Magellanov oblak sta nepravilni pritlikavi galaksiji, ki sta gravitacijsko vezani na Rimsko cesto. Oba oblaka sta popačena zaradi gravitacije Rimske ceste in astronomi menijo, da je Rimska cesta v procesu prebave obeh galaksij.
Nova študija pravi, da se proces že dogaja in da Mlečna cesta uživa v aureolah plina Magellanovih oblakov kot predjed, kar ustvarja značilnost, imenovano Magellanov tok, ko jedo. Pojasnjuje tudi 50 let staro skrivnost: zakaj je Magellanov tok tako velik?
The Magellanovi oblaki že milijarde let krožijo okoli Rimske ceste. Ta interakcija je ustvarila ogromen tok plina, imenovan Magellanov tok , prevladujoča plinasta struktura v Rimski cesti, ki se razteza po nebu od oblakov do Rimske ceste. Ne moremo ga videti s prostim očesom, vendar je tam.
Toda znanstveniki so se trudili odgovoriti na pomembno vprašanje o tem toku: zakaj je tako ogromen?
'Potok je 50-letna uganka.'
Andrew Fox, soavtor, astronom pri STScI
Skupina znanstvenikov meni, da ima odgovor. Svoje delo predstavljajo v novem prispevku z naslovom » Magellanova korona kot ključ do nastanka Magellanovega toka .” Objavljena je v reviji Nature, glavni avtor pa je Scott Lucchini, podiplomski študent na oddelku za fiziko UW-Madison.
Magellanov tok je oblak plina visoke hitrosti, ki se razteza po nebu. Razteza se več kot 100 stopinj, od Velikega in Malega Magellanovega oblaka do južnega pola Rimske ceste. Prvič so ga videli leta 1965 in njegovi vzorci hitrosti so bili drugačni od vzorca Rimske ceste. Sprva se znanstveniki niso zavedali, da je sploh povezan z Magellanovimi oblaki. Raziskovalci so mislili, da gre le za visokohitrostni plinski oblak . Visokohitrostni plinski oblaki so pogosti v aureolu Rimske ceste in pravzaprav lahko Magellanov tok predstavljamo kot zbirko teh oblakov.
Ta ilustracija prikazuje Magellanove oblake, Magellanov tok in Rimsko pot. Prikazuje tudi nekatere druge značilnosti, kot sta vodilna roka Stream in Fermi mehurčki. Zasluge slike: NASA, ESA in L. Hustak (STScI)
Osrednje vprašanje o Magellanovem toku se nanaša na njegovo maso. Je več kot milijardokrat večja od Sonca in astronomi niso mogli ugotoviti, zakaj.
'Obstoječi modeli nastanka Magellanovega toka so zastareli, ker ne morejo upoštevati njegove mase,' pravi Scott Lucchini , podiplomski študent na oddelku za fiziko UW–Madison, prvi avtor prispevka.
'Zato smo pripravili novo rešitev, ki je odlična pri razlagi mase toka, kar je najnujnejše vprašanje, ki ga je treba rešiti,' dodaja Elena D'Onghia , profesor astronomije na UW-Madison, ki je nadzoroval raziskavo.
Slika (a) na levi iz študije so podatki H1 iz Magellanovega toka. Barva označuje hitrost plina, svetlost pa stolpce z gostoto plina. (b) na desni prikazuje rezultat modeliranja, vključno z Magellanovo korono in vročo korono Rimske ceste. Prikazuje trenutno prostorsko lokacijo in hitrost obeh oblakov ter gradient hitrosti plina vzdolž toka. Zasluge za sliko: Lucchini et al, 2020.
Starejši astronomski modeli so pokazali, da je Magellanov tok posledica gravitacijskih plimovanja ter potiskanja in vlečenja galaksij. Ko so se Magellanovi oblaki približali Rimski cesti in začeli krožiti, je gravitacija potegnila material neposredno iz velikih in majhnih oblakov, da je tvorila tok. Kot pišejo avtorji v svojem prispevku: »Čeprav se je že dolgo sumilo, da plimske sile in odstranjevanje ram-tlaka prispeval k nastanku Magellanovega toka, modeli niso mogli zagotoviti popolnega razumevanja njegovega izvora.
Starejši modeli so domnevali, da je plin v toku večinoma prihajal iz Malega Magellanovega oblaka, ker ta oblak ni imel dovolj gravitacije, da bi zadržal svoj plin. Ti modeli so bili delno uspešni, saj so predvidevali velikost in obliko Magellanovega toka. Vendar niso mogli upoštevati mase in so lahko razložili le eno desetino mase Toka. Prav tako niso mogli razložiti razdrobljene strukture toka in zakaj je bil plin iz obeh oblakov prisoten v toku.
Tukaj je kje galaktični haloji vstopi.
Astronomi že nekaj časa vedo za galaktične haloje. Galaksija, kot je Rimska cesta, ima ogromen halo, ki sega daleč čez njeno spiralno obliko. Halo ima tri komponente: zvezdni halo; plinska korona; in halo temne snovi. To delo se nanaša na plinsko korono, imenovano tudi plinski halo.
Struktura galaksije, kot je Rimska cesta. Zasluge slike: K Brauer.
Astronomi se niso zavedali, da so bili Magellanovi oblaki dovolj veliki, da so imeli svoje plinski haloji . To je nedavno odkritje, starejši modeli pa so bili pred tem znanjem. Za D'Onghio in njeno ekipo je to naredilo razliko. Spoznali so, da bi prisotnost teh halojev dramatično spremenila, kako je nastal Magellanov tok.
Glavni avtor Scott Lucchini je izvedel nekaj novih računalniških simulacij Magellanovega toka. Nastajanje Toka je razdelil na dve obdobji.
V prvem obdobju sta Veliki in Mali Magellanov oblak daleč stran od Rimske ceste, vendar se skupaj premikata skozi vesolje. V tem času LMC črpa plin iz SMC več milijard let. Ta ukradeni plin bi kasneje predstavljal med 10 % in 20 % Magellanovega toka.
Nato je prišlo drugo časovno obdobje, ko so bili oblaki bližje Rimski cesti in začeli krožiti okoli nje. V tem času je Rimska cesta začela črpati material iz plinske korone Oblakov, kar je ustvarilo ogromen lok Magellanovega toka.
'To delo na novo definira naše razumevanje, kako se plin kopiči na Rimsko cesto in tvori rezervoar za prihodnje nastajanje zvezd.'
Soavtor Joss Bland-Hawthorn, direktor, Sydney Institute for Astronomy.
Ta novi model veliko bolje razloži maso Magellanovega toka. A gre še dlje. Bolje razloži obliko toka, podobno filamentu, in pokaže, kako je tok večinoma sestavljen iz bolj energičnega ioniziranega plina in ne neioniziranega.
Ta slika iz študije prikazuje, kako se štirje različni modeli združujejo pri ustvarjanju opažene mase Magellanovega toka, ki je približno 1,3 na lestvici na desni. Na levi je množični proračun za Leading Arm, na desni pa je množični proračun za zadnji tok. Za oba segmenta toka prvi trije modeli ne upoštevajo celotne mase. Skrajna desna vrstica na vsaki strani predstavlja novejši model, ki se dobro ujema z meritvami mase toka. Zasluge za sliko: Lucchini et al, 2020.
Morda je še pomembneje, da pojasnjuje pomanjkanje zvezd v Potoku. Ker je material, ki sestavlja tok, iz plinske korone in ne iz glavnega telesa samih Magellanovih oblakov, ni zvezd. Z nekaterimi se tudi ti rezultati simulacije strinjajo prejšnje raziskave , kar kaže, da je material v vodilnem kraku Magellanovega toka pretežno iz Malega Magellanovega oblaka. Ta material bi LMC v prvi fazi odvzela iz SMC, nato pa v Vodilno roko.
To je mozaična slika pogleda z roba na galaksijo Rimska cesta, ki gleda proti osrednji izboklini. Na njem se nahajajo roza obarvani radijski teleskopski posnetki raztegnjenega Magellanovega toka v obliki loka pod ravnino galaksije in razdrobljenega, razdrobljenega vodilnega kraka, ki prečka ravnino galaksije in sega nad njo. Ti plinski oblaki se gravitacijsko vlečejo narazen kot taffy iz malih in velikih Magellanovih oblakov – satelitskih galaksij do naše Rimske ceste –, ki so videti kot svetle kepe v plinu. Izvor traku podobnega Magellanovega toka je odkril vesoljski teleskop NASA/ESA Hubble pred približno petimi leti in ugotovljeno je bilo, da prihaja iz obeh Magellanovih oblakov. Vendar je izvor vodilne roke ostal skrivnost. Ekipa je ugotovila, da se plin ujema z vsebino Malega Magellanovega oblaka. Zasluge za slike: NASA, ESA, A. Fox (STScI), D. Nidever et al., NRAO/AUI/NSF in A. Mellinger, raziskava Leiden-Argentine-Bonn (LAB), Observatorij Parkes, Observatorij Westerbork, Observatorij Arecibo, in A. Feild ( STScI )
'Tok je 50-letna uganka,' pravi Andrew Fox, eden od soavtorjev študije in astronom na Znanstvenem inštitutu za vesoljski teleskop, ki upravlja vesoljski teleskop Hubble. »Nikoli nismo imeli dobre razlage, od kod prihaja. Kar je res vznemirljivo, je, da se zdaj približujemo razlagi.'
Delo pa se tu ne konča. Zdaj, ko so simulacije prišle do možne razlage za maso Magellanovega toka, jo je mogoče preizkusiti z opazovanjem. Če obstaja korona plina, ki obdaja Magellanove oblake, bi moral vesoljski teleskop Hubble lahko videti izdajne znake tega. To bo naredil z opazovanjem UV svetlobe iz kvazarjev ozadja.
'Magellanovo korono bo mogoče nedvoumno opazovati z absorpcijo v visoko ioniziranih stanjih ogljika in silicija (C IV in Si IV) v ultravijoličnem spektru kvazarjev ozadja, ki ležijo blizu LMC na nebu,” pišejo avtorji v svojem prispevku. Dodajajo, da '...vidne linije kvazarja v ozadju ponujajo možnost za nedvoumno odkrivanje Magellanove korone, ker niso onesnažene z medzvezdnim materialom LMC.'
Pravzaprav so nekatera opažanja že namigovala na prisotnost korone, ki obdaja oblake. Z bolj jasno predstavo o tem, kaj iskati, da bi preizkusili obstoj korone, bi morali v bližnji prihodnosti dobiti popolnejšo sliko o Rimski cesti in njeni galaktični okolici.
'To delo na novo opredeljuje naše razumevanje, kako se plin kopiči na Rimsko cesto in tvori rezervoar za prihodnje nastajanje zvezd,' pravi Joss Bland-Hawthorn, soavtor članka in direktor Inštituta za astronomijo Sydney v Avstraliji.
Več:
- Izjava za javnost: Ogromen halo končno razloži tok plina, ki se vrti okoli Rimske ceste
- Nova raziskava: Magellanova korona kot ključ do nastanka Magellanovega toka
- Vesolje danes: Pred približno 3,5 milijona let bi tok plina zunaj Rimske ceste osvetlil nočno nebo
- Vesolje danes: Uživajte v največji infrardeči sliki majhnega Magellanovega oblaka, ki je bila kdaj posneta brez vsega tega nadležnega prahu na poti