Hubble rozwiązuje kosmiczny „kryminał”

Na przedmieściach naszej galaktyki rozgrywa się kosmiczne „przeciąganie liny”. Sprawdzić, kto wygrał może jedynie Kosmiczny Teleskop Hubble’a.

Sprawcami są dwie galaktyki karłowate: Wielki i Mały Obłok Magellana, galaktyki satelitarne okrążające Drogę Mleczną. Ale, podobnie jak krążą wokół Galaktyki, okrążają także siebie wzajemnie. Przeciągają się nawzajem a jedna wyciąga ogromną chmurę gazu ze swojego towarzysza.

Nazwany Ramieniem Prowadzącym, łukowaty zbiór gazu łączy Obłoki Magellana z Drogą Mleczną. Struktura ma rozmiar w przybliżeniu połowę wielkości Galaktyki a jej wiek to około 1-2 miliardy lat. Jego nazwa wzięła się stąd, że kieruje on ruchem Obłoków Magellana.

Olbrzymie stężenie gazu pochłaniane jest przez Drogę Mleczną i karmione nowymi gwiazdami w naszej galaktyce. Ale która galaktyka wyciąga, a której gazem się żywią? Po latach dyskusji, teraz naukowcy mają odpowiedź na tę kryminalną tajemnicę.

Pojawiło się pytanie: gaz pochodzi z Wielkiego czy Małego Obłoku Magellana? Na pierwszy rzut oka wydaje się, że pochodzi z Wielkiego Obłoku Magellana. Jednak astronomowie podeszli do pytania inaczej: z czego wykonane jest Ramię Prowadzące? Ma ono skład Wielkiego Obłoku Magellana, czy Małego Obłoku Magellana?

Badania Andrew Foxa z Instytutu Space Telescope Science w Baltimore, są kontynuacją jego pracy z 2013 r., w której skupił się na końcowym elemencie za Wielkim i Małym Obłokiem Magellana. Gaz w tej strukturze, nazwanej Strumieniem Magellana, pochodzi z obydwu galaktyk karłowatych. Teraz Fox zastanawia się nad jego odpowiednikiem, Ramieniem Prowadzącym. W przeciwieństwie do wyciągającego Strumienia Magellana, to oberwane i postrzępione „ramię” dotarło już do Drogi Mlecznej i przetrwało swoją podróż do dysku galaktycznego.

Ramię Prowadzące jest przykładem  akumulacji gazu w czasie rzeczywistym, procesie gazu opadającego na galaktyki. Jest to bardzo trudne do zobaczenia w galaktykach poza Drogą Mleczną, ponieważ znajdują się zbyt daleko i są zbyt słabe. Jednak ponieważ są to galaktyki znajdujące się na naszym podwórku, mamy dobrą możliwość ich obserwowania.

W nowym rodzaju dochodzenia, Fox i jego zespół wykorzystali zdolność obserwacji Hubble’a w ultrafiolecie do analizy chemicznej gazu w Ramieniu Prowadzącym. Obserwowali światło pochodzące od siedmiu kwazarów, jasnych aktywnych jąder galaktycznych, które znajdują się miliardy lat świetlnych poza tym obłokiem gazu. Używając spektrografu Cosmic Origins Hubble’a, naukowcy zmierzyli, jak to światło jest filtrowane przez obłok.

W szczególności szukali absorpcji światła UV przez tlen i siarkę znajdujące się w obłoku. Są to dobre wskaźniki określające, ile cięższych pierwiastków znajduje się w gazie. Następnie zespół porównał pomiary Hubble’a z pomiarami wodoru wykonanymi przez National Science Foundation w Obserwatorium Green Bank w  Zachodniej Wirginii, a także przez kilka innych radioteleskopów.

Po wielu analizach zespół ostatecznie uzyskał rozstrzygające chemiczne „odciski palców” pasujące do źródła gazu Ramienia Prowadzącego. Odkryli, że gaz pasuje do Małego Obłoku Magellana, co oznacza, że Wielki Obłok Magellana wygrywa przeciąganie liny, ponieważ wyciąga tak dużo gazu od swojego mniejszego towarzysza.

Rozwiązanie to było możliwe tylko dzięki wyjątkowej zdolności rozdzielczej UV teleskopu Hubble’a. Ze względu na efekt filtrowania ziemskiej atmosfery, światło ultrafioletowe nie może być badane z powierzchni Ziemi. Hubble jest jedynym „graczem w mieście”.

Gaz z Ramienia Prowadzącego przechodzi teraz przez dysk Galaktyki, wchodząc w interakcję z własnym gazem Drogi Mlecznej, stając się oberwanym i postrzępionym.

Jest to ważne badanie przypadku, w jaki sposób gaz dostaje się do galaktyk i zaopatruje w paliwo rodzące się gwiazdy. Astronomowie korzystają z symulacji i próbują zrozumieć napływ gazu w innych galaktykach. Ale tutaj, przy przechodzeniu przez dysk Drogi Mlecznej, gaz zostaje przyłapany na gorącym uczynku. Kiedyś w przyszłości planety i układy słoneczne w naszej galaktyce będą mogły powstać z materii, która niegdyś była częścią Małego Obłoku Magellana.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
Hubble Solves Cosmic 'Whodunit' with Interstellar Forensics

Na zdjęciu: Galaktyka Drogi Mlecznej widziana z boku, patrząc w kierunku zgrubienia centralnego. Na zdjęcie nałożone są obrazy z radioteleskopów w kolorze różowym, z rozciągniętego Strumienia Magellana w kształcie łuku poniżej płaszczyzny Galaktyki i postrzępionego Ramieina Prowadzącego przecinającego płaszczyznę Galaktyki i rozciągającego się nad nią. Źródło: Ilustracja: D. Nidever i inni, NRAO/AUI/NSF oraz A. Mellinger, Leiden-Argentine-Bonn (LAB) Survey, Parkes Observatory, Westerbork Observatory, Arecibo Observatory oraz A. Feild (STScI)

Źródło: Hubblesite