Galaxia Calea Lactee Credit imagine: Serge Brunier. Faceți clic pentru a mări
Cea mai proeminentă galaxie prin satelit a Căii Lactee - o pereche de galaxii numite Nori Magellanici - pare să interacționeze cu materia întunecată fantomatică a Văii Lactee pentru a crea o urzeală misterioasă în discul galactic care i-a nedumerit pe astronomi de jumătate de secol.
Urzeala, văzută cel mai clar în discul subțire de gaz de hidrogen care pătrunde în galaxie, se întinde pe întregul diametru de 200.000 de lumini din Calea Lactee, cu soarele și pământul așezat undeva în apropierea cutiei. Leo Blitz, profesor de astronomie la Universitatea din California, Berkeley, și colegii săi, Evan Levine și Carl Heiles, au graficat această urzeală și au analizat-o în detaliu pentru prima dată, pe baza unei noi hărți galactice a gazului de hidrogen (HI) emisiilor.
Ei au descoperit că stratul de gaz atomic vibrează ca un tambur și că vibrația constă aproape în întregime din trei note sau moduri.
Astronomii au demis anterior Nori Magellanici - cuprinși din Nori Magellanici Mari și Mici - ca o cauză probabilă a urzei galactice, deoarece masele combinate ale galaxiilor sunt doar 2 la sută din cea a discului. Această masă a fost considerată prea mică pentru a influența un disc masiv echivalent cu aproximativ 200 de miliarde de sori pe orbita galaxiei de 1,5 miliarde de ani a norilor.
Cu toate acestea, teoreticianul Martin D. Weinberg, profesor de astronomie la Universitatea din Massachusetts, Amherst, a făcut echipă cu Blitz pentru a crea un model de computer care ține cont de materia întunecată a Căii Lactee, care, deși este invizibilă, este de 20 de ori mai masivă decât toată materia vizibilă în galaxie combinată. Mișcarea norilor prin materia întunecată creează o trezire care îmbunătățește influența lor gravitațională pe disc. Când această materie întunecată este inclusă, Norii Magellanici, pe orbita lor din jurul Căii Lactee, reproduc foarte îndeaproape tipul de urzeală observat în galaxie.
"Modelul produce nu numai această urzeală în Calea Lactee, dar în timpul ciclului de rotație a Norilor Magellanici din jurul galaxiei, se pare că Calea Lactee se prăbușește în briză", a spus Blitz, directorul Laboratorului de Radio Astronomie al UC Berkeley.
"Oamenii încearcă să privească ce creează această urzeală de foarte mult timp", a spus Weinberg. „Simularea noastră încă nu este o potrivire perfectă, dar are o mulțime de caracterul datelor reale.”
Levine, un student absolvent, va prezenta rezultatele muncii la Washington, D.C., pe 9 ianuarie, în timpul unei sesiuni de 10 ore pe structură galactică, la întâlnirea American Astronomical Society. Blitz va rezuma munca mai târziu în acea zi, în timpul o 12:30 p.m. briefing de presă în camera Wilson C a hotelului Marriott Wardman Park.
Interacțiunea Norilor Magellanici cu materia întunecată din galaxie pentru a produce o urzeală enigmatică în stratul de gaz de hidrogen este o reminiscență a paradoxului care a dus la descoperirea materiei întunecate în urmă cu aproximativ 35 de ani. Pe măsură ce astronomii au construit telescoape din ce în ce mai bune, capabile să măsoare viteza stelelor și a gazului în regiunile exterioare ale galaxiei noastre, au descoperit că aceste stele se mișcă mult mai repede decât se aștepta din numărul și masa observate de stele pe întreaga Calea Lactee. Doar invocând o noțiune atunci eretică, că 80 la sută din masa galaxiei era prea întunecată pentru a vedea, ar putea astronomii să împace viteza cu teoriile cunoscute ale fizicii.
Deși nimeni nu cunoaște adevărata identitate a acestei materii întunecate - consensul actual este că este materie exotică, mai degrabă decât stele normale prea slabe pentru a vedea - astronomi o iau în considerare în simulările lor de dinamică cosmică, fie pentru a explica efectul de luminare. galaxii și grupuri de galaxii au la lumină din galaxii de fundal sau pentru a descrie evoluția grupurilor de galaxii din universul timpuriu.
Unii fizicieni au apărut, însă, o teorie alternativă a gravitației numită dinamica newtoniană modificată, sau MOND, care încearcă să explice aceste observații fără a recurge la credința într-o cantitate mare de masă nedetectată în univers, precum un elefant invizibil în cameră. Deși MOND poate explica unele lucruri, Weinberg crede că teoria va avea greu să explice urzeala Calea Lactee.
„Fără un halo cu materie întunecată, singurul lucru pe care îl poate simți discul de gaz este gravitația directă din Norii Magellanici înșiși, ceea ce s-a arătat că în anii ’70 nu funcționează”, a spus el. „În acest caz, se pare rău pentru MOND.”
Deoarece multe galaxii au deformat discuri, dinamici similare ar putea să le explice și ele. În orice caz, cercetătorii spun că munca lor sugerează că urzeala oferă o modalitate de a verifica existența materiei întunecate.
Punctul de plecare al acestei cercetări au fost noi date spectrale lansate în vara trecută despre emisiile de 21 de centimetri ale hidrogenului pe Calea Lactee. Sondajul, Leiden-Argentina-Bonn sau LAB Survey of Galactic HI, a contopit un sondaj de cer nordic realizat de astronomii din Olanda (Leiden / Dwingeloo Survey) cu un sondaj de cer din partea Institutului Argentino de Radioastronom? A. Datele au fost corectate de oamenii de știință de la Institutul de Radioastronomie al Universității din Bonn, Germania.
Blitz, Levine și Heiles, profesor de astronomie UC Berkeley, au preluat aceste date și au produs o nouă hartă detaliată a hidrogenului atomic neutru din galaxie. Acest hidrogen, distribuit într-un plan cu dimensiuni precum cele ale unui disc compact, în cele din urmă se condensează în nori moleculari care devin pepiniere stelare.
Cu harta în mână, au fost capabili să descrie matematic urzeala ca o combinație de trei tipuri diferite de vibrații: o aplecare a marginii discului în sus și în jos, o vibrație sinusoidală ca cea observată pe o capete de tambur și o oscilație în formă de șa. Aceste trei „note” sunt cu aproximativ 3 milioane de octave sub mijlocul C.
"Am găsit ceva foarte surprinzător, că am putea descrie urzeala prin trei moduri de vibrație sau trei note, și doar trei", a spus Blitz, menționând că această descriere matematică destul de simplă a urzei a scăpat de observația astronomilor de la urzeala descoperire în 1957.
„Am încercat de fapt să analizăm o structură mai complexă a„ discului ”, iar această structură vibrațională simplă și elegantă tocmai a apărut”, a adăugat Levine.
Urzeala actuală a discului cu gaz este o combinație a acestor trei moduri vibraționale, lăsând o jumătate din discul galactic să rămână deasupra planului stelelor și a gazului, în timp ce cealaltă jumătate se scufunde sub disc înainte de a se ridica din nou în sus, mai departe de exterior. centrul galaxiei. Rezultatele acestei analize vor fi publicate într-un număr viitor al Jurnalului Astrofizic.
Weinberg a crezut că ar putea explica urzeala observată în mod dinamic și a folosit calculatoarele pentru a calcula efectul Norilor Magellanici care orbitează Calea Lactee, arătând prin halo de materie întunecată care se extinde departe pe orbita norilor.
Ceea ce a descoperit el și Blitz este că trezirea norilor prin materia întunecată excită o vibrație sau o rezonanță în centrul halo-ului de materie întunecată, ceea ce la rândul său face ca discul încorporat în halo să oscileze puternic în trei moduri distincte. Mișcarea combinată în timpul unei orbite de 1,5 miliarde de ani a Norilor Magellanici este o reminiscență a marginilor unei pânze de masă care se aruncă în vânt, deoarece centrul discului este fixat în jos.
„Adesea considerăm că urzeala este statică, dar această simulare arată că este foarte dinamică”, a spus Blitz.
Blitz, Levine și Heiles își continuă căutarea pentru anomalii în structura discului Calea Lactee. Weinberg speră să utilizeze datele și analizele grupului UC Berkeley pentru a determina forma halo-ului de materie întunecată a Căii Lactee.
Cercetarea grupului UC Berkeley este susținută de Fundația Națională a Științei. Weinberg este parțial susținut de NASA și NSF.
Sursa originală: Comunicat de presă al UC Berkeley
