-1-
Що таке галактичне гало?
Галактичне гало - величезна "невидима" газова оболонка,
Найбільш яскраво різницю між диском і сферичноюформою гало проявляються у спіральних галактиках. В еліптичних галактиках такого різкого переходу немає і тривимірна витягнута в обсязі структура диска плавно переходить у кулю гало. У гало, як і у галактик, немає чітко окреслених меж: у міру віддалення від центру гравітаційне тяжіння слабшає, газ та інші компоненти стають дедалі більш розрідженими.
-2-
З чого складається гало?
У 2020 році космічний телескоп «Хаббл» представив найдокладніше дослідження гало галактики Андромеди. Це «сусідка» Чумацького Шляху, тому проводити її дослідження найпростіше.
Астрофізики встановили, що слабке, майженевидиме гало розсіяної плазми простягається на 1,3 млн світлових років від Андромеди у напрямку Чумацького Шляху та до 2 млн світлових років в інших напрямках. Нагадаємо, сама галактика знаходиться на відстані приблизно 2,5 млн світлових років від Землі. Якби гало можна було побачити, то Андромеда займала б на нічному небі область порівнянну площею із сузір'ям Великої Ведмедиці.
Дослідники також виявили, що ореол маєшарувату структуру з двома основними вкладеними та окремими газовими оболонками. При цьому зовнішня оболонка більш «гладка» і гаряча, а внутрішня відчуває сильні дії наднових зірок. Галактичні галактики далеких систем не вивчені настільки, але вчені вважають, що вони мають схожу структуру.
Сучасна космологічна теорія виділяє три складові елементи галактичного гало: зоряний ореол (зоряне гало), галактичну корону та ореол темної матерії.
Візуалізація гало Андромеди. Дані отримані з урахуванням дослідження проходження світла від квазарів (жовті точки), розташованих за галактикою. Зображення: NASA, ESA та E. Wheatley (STScI)
-3-
Скільки зірок у ореолі?
Зіркове гало поєднує популяцію зірок ікульових скупчень, що оточують галактичний диск. Подібні структури знайдені довкола більшості відомих спіральних галактик і в деяких еліптичних. Форма ореолу нагадує еліпс, що оточує зірковий диск.
Незважаючи на величезні розміри, воно включає всього близько 1% від загального обсягу зірок, а тому світиться набагато менше галактичного диска і непомітно при спостереженнях в оптичному діапазоні.
Астрофізичне моделювання галактикпередбачає, що зоряні гало повинні складатися з двох компонентів. У внутрішній області переважають зірки та кульові скупчення, що утворилися в самій галактиці, а у зовнішній - захоплені в результаті злиття з іншими системами. Вчені вважають, що гало утворено переважно старими зірками, а зіркоутворення у ньому фактично зупинено.
-4-
Навіщо галактиці корона?
Галактична корона - розріджена хмарамолекулярного газу, що тягнеться далеко від галактичного центру. Дослідники вважають, що корони — це залишки первинної хмари газу, яка колапсувала, щоб утворити галактику.
Хоча розріджений газ невидимий, його можнавиявити за допомогою мікрохвильового випромінювання, що відповідає іонізованому водню. Лінія нейтрального водню або лінія 21 см - це мікрохвильове випромінювання з довжиною хвилі 21,1 см, яка відповідає квантам, що випускаються при зміні енергетичного стану нейтральних атомів водню.
Дослідники вважають, що галактична корона це перша лінія «захисту» галактики. Вона запобігає витоку внутрішнього газу, який служить для зіркоутворення.
Корона Великої та Малої Магелланових Хмар, що захищає їх від впливу Чумацького Шляху. Зображення: STScI, Leah Hustak
-5-
Ореол темної матерії
Третій елемент галактичного гало - це ореолтемної матерії. Хоча сам факт існування темної матерії досі не підтверджено, ця теорія найкраще описує спостереження. Темна матерія не взаємодіє з електромагнітним випромінюванням, не випромінює та не поглинає світло на будь-яких довжинах хвиль, тому її не можна побачити. Проте вона надає гравітаційний вплив на навколишні об'єкти.
Відповідно до існуючої теорії, темна матеріяпростягається по всій галактиці та оточує її видимі компоненти. При цьому її маса істотно перевищує масу решти всіх об'єктів галактики разом узятих. Ореол темної матерії не був візуалізований і використовується як теоретичний компонент, який пояснює гравітаційні впливи, що визначають рух тіл усередині галактики.
-6-
Що дізналися вчені?
Нове дослідження виявило справжню формузоряного ореолу Чумацького Шляху Протягом тривалого часу дослідники вважали, що він повинен бути майже правильною сферою. Виявилося, це не так: розсіяна зіркова хмара має довгасту форму і нахилена під кутом до галактичного диска. Зовні це нагадує похилений м'яч для американського футболу.
Крім того, дослідники вважають, що незвичайна структура також свідчить про наявність і похило положення темної матерії ореолу Чумацького Шляху.
Модель гало Чумацького Шляху. Зображення: Melissa Weiss/Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian
-7-
Як провели дослідження?
Для аналізу вчені використали два набори данихспостережень за зірками, що становлять гало. Перший із них, отриманий в результаті роботи супутника Європейської космічної академії GAIA. Це космічний телескоп, який був запущений у 2013 році та виконує суцільний огляд нічного неба, щоб скласти найдокладнішу карту об'єктів Чумацького Шляху та найближчого космосу.
Другий набір даних отримано в результатідослідження H3 (Hectochelle in the Halo у високій роздільній здатності). Це дані наземних спостережень за зірками гало, які були виконані за допомогою телескопів обсерваторії Фреда Лоуренса Уіппла в Арізоні. H3 зібрав докладні спостереження за десятками тисяч зірок гало, що перебувають надто далеко, щоб Гайя могла їх оцінити.
Дослідники поєднали дані двох спостережень, щоб оцінити форму зоряного гало.
-8-
Чому це важливо?
Властивості зіркового гало «зберігають» історіюутворення галактики. Зокрема, похила еліптична форма гало Чумацького Шляху, отримана в результаті спостережень, підтверджує одну з теорій його формування.
Дослідники вважають, що гало Чумацького Шляхурезультат зіткнення з карликовою галактикою від 7 до 10 млрд. років тому. Внаслідок цього галактичного зіткнення карликова галактика була розірвана на частини, а її зірки розсіялися в гало. Така історія походження пояснює відмінності «населення» гало від зірок диску Чумацького Шляху.
При цьому тривісний еліпсоїд відображає спостереження.двох груп зірок у зірковому гало. Скупчення утворилися, коли карликова галактика пройшла дві орбіти Чумацького Шляху. Під час руху вона двічі сповільнилася б у так званих апоцентрах, найдальших точках на орбіті карликової галактики, вважають вчені. Ці паузи призвели до додаткового скидання зірок та формування концентрованих областей. Нахил зоряного гало вказує на те, що карликова галактика зіткнувся з Чумацьким Шляхом під кутом.
-9-
Що далі?
Той факт, що похила форма збереглася черезтака велика кількість часу, що служить додатковою ознакою існування темної матерії, вважають вчені. Саме ореол темної матерії утримує зірки від зсуву у бік класичної форми, що нагадує сфероїд.
Дослідники вважають, що подальший аналіззоряного ореолу допоможе зрозуміти, в яких галузях галактичного гало Чумацького Шляху концентрація темної матерії є найвищою і сконцентрувати дослідження за допомогою детекторів частинок темної матерії в цих напрямках.
Читати далі:
Корів нагодували конопель і перевірили, що стало з їх молоком.
Названо головну небезпеку місячної місії «Артеміда»
Створено навігаційну систему, яка точніше, ніж GPS