-ένας-
Τι είναι ένα γαλαξιακό φωτοστέφανο;
Το γαλαξιακό φωτοστέφανο είναι ένα τεράστιο «αόρατο» κέλυφος αερίου,
Η πιο εντυπωσιακή διαφορά μεταξύ ενός δίσκου και ενός σφαιρικούσχηματίζουν φωτοστέφανο εμφανίζονται σε σπειροειδείς γαλαξίες. Δεν υπάρχει τέτοια απότομη μετάβαση στους ελλειπτικούς γαλαξίες και η τρισδιάστατη επιμήκης δομή του δίσκου μετατρέπεται ομαλά σε μια σφαίρα φωτοστέφανου. Τα φωτοστέφανα, όπως και οι γαλαξίες, δεν έχουν καλά καθορισμένα όρια: καθώς απομακρύνονται από το κέντρο, η βαρυτική έλξη εξασθενεί, το αέριο και άλλα συστατικά γίνονται όλο και πιο σπάνια.
-2-
Από τι είναι φτιαγμένο το φωτοστέφανο;
Το 2020, το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble παρουσίασε την πιο λεπτομερή μελέτη του φωτοστέφανου του γαλαξία της Ανδρομέδας. Αυτός είναι ο «γείτονας» του Γαλαξία, επομένως είναι ο πιο εύκολος στη μελέτη.
Οι αστροφυσικοί έχουν βρει ότι αδύναμο, σχεδόνένα αόρατο φωτοστέφανο από διάσπαρτο πλάσμα εκτείνεται 1,3 εκατομμύρια έτη φωτός από την Ανδρομέδα προς τον Γαλαξία μας και έως και 2 εκατομμύρια έτη φωτός σε άλλες κατευθύνσεις. Θυμηθείτε ότι ο ίδιος ο γαλαξίας βρίσκεται σε απόσταση περίπου 2,5 εκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη. Εάν το φωτοστέφανο μπορούσε να φανεί, τότε η Ανδρομέδα θα καταλάμβανε μια περιοχή στον νυχτερινό ουρανό συγκρίσιμη σε έκταση με τον αστερισμό της Μεγάλης Άρκτου.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι το φωτοστέφανο έχειπολυεπίπεδη δομή με δύο κύρια ένθετα και ξεχωριστά κελύφη αερίου. Ταυτόχρονα, το εξωτερικό κέλυφος είναι πιο «λείο» και πιο ζεστό, ενώ το εσωτερικό κέλυφος επηρεάζεται έντονα από σουπερνόβα. Οι γαλαξίες μακρινών συστημάτων δεν έχουν μελετηθεί σε τέτοιο βαθμό, αλλά οι επιστήμονες πιστεύουν ότι έχουν παρόμοια δομή.
Η σύγχρονη κοσμολογική θεωρία διακρίνει τρία συστατικά στοιχεία του γαλαξιακού φωτοστέφανου: το αστρικό φωτοστέφανο (αστρικό φωτοστέφανο), το γαλαξιακό στέμμα και το φωτοστέφανο της σκοτεινής ύλης.
Οπτικοποίηση του φωτοστέφανου της Ανδρομέδας. Τα δεδομένα βασίζονται σε μια μελέτη της διέλευσης του φωτός από κβάζαρ (κίτρινες κουκκίδες) που βρίσκονται πίσω από τον γαλαξία. Εικόνα: NASA, ESA και E. Wheatley (STScI)
-3-
Πόσα αστέρια υπάρχουν στο φωτοστέφανο;
Ένα αστρικό φωτοστέφανο ενώνει έναν πληθυσμό αστεριών καισφαιρωτά σμήνη που περιβάλλουν τον γαλαξιακό δίσκο. Παρόμοιες δομές βρίσκονται γύρω από τους περισσότερους γνωστούς σπειροειδείς γαλαξίες και ορισμένους ελλειπτικούς. Το σχήμα του φωτοστέφανου μοιάζει με έλλειψη που περιβάλλει τον αστρικό δίσκο.
Παρά το τεράστιο μέγεθός του, περιλαμβάνει μόνο περίπου το 1% του συνολικού όγκου των αστεριών, και ως εκ τούτου λάμπει πολύ λιγότερο από τον γαλαξιακό δίσκο και είναι ανεπαίσθητο κατά τις παρατηρήσεις στην οπτική περιοχή.
Αστροφυσική μοντελοποίηση γαλαξιώνπροβλέπει ότι τα αστρικά φωτοστέφανα θα πρέπει να έχουν δύο συστατικά. Η εσωτερική περιοχή κυριαρχείται από αστέρια και σφαιρικά σμήνη που σχηματίζονται στον ίδιο τον γαλαξία, ενώ στην εξωτερική περιοχή κυριαρχούν συγχωνεύσεις με άλλα συστήματα. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι το φωτοστέφανο σχηματίζεται κυρίως από παλιά αστέρια και ο σχηματισμός άστρων σε αυτό ουσιαστικά έχει σταματήσει.
-τέσσερα-
Γιατί ο γαλαξίας χρειάζεται ένα στέμμα;
Το γαλαξιακό στέμμα είναι ένα ασθενές σύννεφομοριακό αέριο που εκτείνεται μακριά από το γαλαξιακό κέντρο. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι οι κορώνες είναι υπολείμματα του αρχέγονου νέφους αερίου που κατέρρευσε για να σχηματίσει τον γαλαξία.
Αν και το αραιωμένο αέριο είναι αόρατο, μπορεί να είναιανιχνεύεται χρησιμοποιώντας ακτινοβολία μικροκυμάτων που αντιστοιχεί σε ιονισμένο υδρογόνο. Η ουδέτερη γραμμή υδρογόνου ή γραμμή 21 cm είναι ακτινοβολία μικροκυμάτων με μήκος κύματος 21,1 cm, που αντιστοιχεί στα κβάντα που εκπέμπονται όταν αλλάζει η ενεργειακή κατάσταση των ουδέτερων ατόμων υδρογόνου.
Οι ερευνητές πιστεύουν ότι το γαλαξιακό στέμμα είναι η πρώτη γραμμή «άμυνας» του γαλαξία. Αποτρέπει τη διαρροή εσωτερικού αερίου, το οποίο χρησιμεύει για το σχηματισμό άστρων.
Το στέμμα των Μεγάλων και Μικρών Νεφών του Μαγγελάνου, προστατεύοντάς τα από τις επιπτώσεις του Γαλαξία. Εικόνα: STSCI, Leah Hustak
-5-
φωτοστέφανο της σκοτεινής ύλης
Το τρίτο στοιχείο του γαλαξιακού φωτοστέφανου είναι το φωτοστέφανοσκοτεινή ύλη. Αν και το γεγονός της ύπαρξης της σκοτεινής ύλης δεν έχει ακόμη επιβεβαιωθεί, αυτή η θεωρία περιγράφει καλύτερα τις παρατηρήσεις. Η σκοτεινή ύλη δεν αλληλεπιδρά με την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, ούτε εκπέμπει ή απορροφά φως σε οποιοδήποτε μήκος κύματος, επομένως δεν είναι ορατή. Ωστόσο, έχει βαρυτική επίδραση στα γύρω αντικείμενα.
Σύμφωνα με την υπάρχουσα θεωρία, η σκοτεινή ύληεκτείνεται σε όλο τον γαλαξία και περιβάλλει τα ορατά στοιχεία του. Ταυτόχρονα, η μάζα του υπερβαίνει σημαντικά τη μάζα όλων των άλλων αντικειμένων στον γαλαξία μαζί. Το φωτοστέφανο της σκοτεινής ύλης δεν έχει οπτικοποιηθεί και χρησιμοποιείται ως θεωρητικό στοιχείο που εξηγεί τις βαρυτικές επιρροές που καθορίζουν τις κινήσεις των σωμάτων μέσα στον γαλαξία.
-6-
Τι έμαθαν οι επιστήμονες;
Νέα μελέτη αποκαλύπτει την αληθινή μορφήαστρικό φωτοστέφανο του Γαλαξία. Για πολύ καιρό, οι ερευνητές πίστευαν ότι θα έπρεπε να είναι μια σχεδόν κανονική σφαίρα. Αποδείχθηκε ότι αυτό δεν είναι έτσι: το διάσπαρτο αστρικό σύννεφο έχει επιμήκη σχήμα και γέρνει υπό γωνία προς τον γαλαξιακό δίσκο. Εξωτερικά, μοιάζει με κεκλιμένη μπάλα αμερικανικού ποδοσφαίρου.
Επιπλέον, οι ερευνητές πιστεύουν ότι η ασυνήθιστη δομή υποδηλώνει επίσης την παρουσία και την λοξή θέση του φωτοστέφανου της σκοτεινής ύλης του Γαλαξία.
Μοντέλο φωτοστέφανου του Γαλαξία. Εικόνα: Melissa Weiss/Κέντρο Αστροφυσικής | Harvard & Smithsonian
-7-
Πώς έγινε η μελέτη;
Για την ανάλυση, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν δύο σετ δεδομένων.παρατηρήσεις των αστεριών που απαρτίζουν το φωτοστέφανο. Το πρώτο από αυτά ελήφθη ως αποτέλεσμα της εργασίας του δορυφόρου της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Ακαδημίας GAIA. Αυτό είναι ένα διαστημικό τηλεσκόπιο που εκτοξεύτηκε το 2013 και παίρνει μια πλήρη άποψη του νυχτερινού ουρανού για να φτιάξει τον πιο λεπτομερή χάρτη των αντικειμένων στον Γαλαξία μας και στο κοντινό διάστημα.
Το δεύτερο σύνολο δεδομένων είναι το αποτέλεσμαέρευνα H3 (Hectochelle in the Halo σε υψηλή ανάλυση). Αυτά είναι δεδομένα από επίγειες παρατηρήσεις άστρων φωτοστέφανου που έγιναν με τη χρήση τηλεσκοπίων στο Παρατηρητήριο Fred Lawrence Whipple στην Αριζόνα. Το H3 έχει συλλέξει λεπτομερείς παρατηρήσεις δεκάδων χιλιάδων άστρων φωτοστέφανου πολύ μακριά για να το εκτιμήσει η Γαία.
Οι ερευνητές συνδύασαν δεδομένα από δύο παρατηρήσεις για να εκτιμήσουν το σχήμα του αστρικού φωτοστέφανου.
-οκτώ-
Γιατί είναι αυτό σημαντικό;
Οι ιδιότητες του αστρικού φωτοστέφανου «αποθηκεύουν» την ιστορίασχηματισμός γαλαξιών. Συγκεκριμένα, το λοξό ελλειπτικό σχήμα του φωτοστέφανου του Γαλαξία, που ελήφθη ως αποτέλεσμα παρατηρήσεων, επιβεβαιώνει μια από τις θεωρίες του σχηματισμού του.
Οι ερευνητές πιστεύουν ότι το φωτοστέφανο του Γαλαξία -το αποτέλεσμα μιας σύγκρουσης με έναν νάνο γαλαξία πριν από 7 έως 10 δισεκατομμύρια χρόνια. Ως αποτέλεσμα αυτής της γαλαξιακής σύγκρουσης, ο νάνος γαλαξίας σχίστηκε και τα άστρα του που τον συνθέτησαν διασκορπίστηκαν σε ένα φωτοστέφανο. Μια τέτοια ιστορία προέλευσης εξηγεί τη διαφορά μεταξύ του «πληθυσμού» του φωτοστέφανου και των αστεριών του δίσκου του Γαλαξία.
Σε αυτή την περίπτωση, το τριαξονικό ελλειψοειδές αντανακλά παρατηρήσειςδύο ομάδες αστεριών σε ένα αστρικό φωτοστέφανο. Τα σμήνη σχηματίστηκαν όταν ο νάνος γαλαξίας πέρασε δύο τροχιές του Γαλαξία. Καθώς κινείται, θα επιβραδύνει δύο φορές στα λεγόμενα αποκέντρα, τα πιο απομακρυσμένα σημεία στην τροχιά ενός νάνου γαλαξία, λένε οι επιστήμονες. Αυτές οι παύσεις οδήγησαν σε επιπλέον εκτίναξη των άστρων και στο σχηματισμό συγκεντρωμένων περιοχών. Η κλίση του αστρικού φωτοστέφανου δείχνει ότι ο νάνος γαλαξίας συγκρούστηκε με τον Γαλαξία υπό γωνία.
-9-
Τι άλλο;
Το γεγονός ότι το λοξό σχήμα διατηρήθηκε μετάΈνας τόσο μεγάλος χρόνος χρησιμεύει ως πρόσθετο σημάδι της ύπαρξης της σκοτεινής ύλης, πιστεύουν οι επιστήμονες. Είναι το φωτοστέφανο της σκοτεινής ύλης που εμποδίζει τα αστέρια να μετατοπιστούν προς το κλασικό σχήμα, που μοιάζει με σφαιροειδή.
Οι ερευνητές πιστεύουν ότι περαιτέρω ανάλυσηΤο αστρικό φωτοστέφανο θα βοηθήσει να κατανοήσουμε σε ποιες περιοχές του γαλαξιακού φωτοστέφανου του Γαλαξία μας η συγκέντρωση της σκοτεινής ύλης είναι υψηλότερη και να συγκεντρωθεί η έρευνα χρησιμοποιώντας ανιχνευτές σωματιδίων σκοτεινής ύλης προς αυτές τις κατευθύνσεις.
Διαβάστε περισσότερα:
Οι αγελάδες τρέφονταν με κάνναβη και έλεγξαν τι συνέβη στο γάλα τους
Ονόμασε τον κύριο κίνδυνο της σεληνιακής αποστολής "Άρτεμις"
Δημιούργησε ένα σύστημα πλοήγησης που είναι πιο ακριβές από το GPS