Przejdź do treści

Hubble mapuje olbrzymie halo wokół galaktyki Andromedy

Obraz przedstawia lokalizację 43 kwazarów, które naukowcy wykorzystali do zbadania gazowego halo Andromedy.

W nowym badaniu naukowcy zmapowali olbrzymią otoczkę gazu, zwaną halo, otaczającą galaktykę Andromedy, naszego najbliższego dużego galaktycznego sąsiada. Naukowcy byli zaskoczeni gdy odkryli, że to cienkie, prawie niewidoczne halo rozproszonej plazmy rozciąga się 1,3 mln lat świetlnych od galaktyki – mniej więcej połowa drogi do naszej Drogi Mlecznej – i aż do 2 mln lat świetlnych w niektórych kierunkach. Oznacza to, że halo Andromedy już wpada w halo naszej własnej galaktyki.

Odkryli również, że halo ma strukturę warstwową, z dwiema głównymi zagnieżdżonymi i odrębnymi powłokami gazu. Jest to najbardziej wszechstronne badanie halo otaczającego galaktykę.

„Zrozumienie ogromnych halo otaczających galaktyki jest niezwykle ważne. Ten rezerwuar gazu zawiera paliwo dla przyszłego formowania się gwiazd w galaktyce, a także wypływów ze zdarzeń, takich jak np. supernowe. Zawiera wiele wskazówek dotyczących przeszłej i przyszłej ewolucji galaktyki i wreszcie jesteśmy w stanie szczegółowo zbadać ją u naszego najbliższego galaktycznego sąsiada” – wyjaśnia współbadaczka Samantha Berek z Uniwersytetu Yale w New Haven w stanie Connecticut.

„Odkrywamy, że wewnętrzna powłoka, która rozciąga się na około pół mln lat świetlnych, jest znacznie bardziej złożona i dynamiczna. Zewnętrzna powłoka jest gładsza i cieplejsza. Ta różnica prawdopodobnie jest wynikiem wpływu aktywności supernowej na dysk galaktyki, który ma z kolei bezpośredni wpływ na wewnętrzne halo” – wyjaśnił kierownik badań Nicolas Lehner z University of Notre Dame w Indianie.

Znakiem rozpoznawczym tego działania jest odkrycie przez zespół dużej ilości ciężkich pierwiastków w gazowym halo Andromedy. Cięższe pierwiastki są gotowane we wnętrzach gwiazd, a następnie wyrzucane w kosmos – czasami gwałtownie, gdy gwiazda umiera. Następnie, w wyniku gwiezdnych eksplozji, halo zostaje zanieczyszczone tą materią.

Galaktyka Andromedy, znana również jako M31, jest majestatyczną spiralą prawdopodobnie mającą nawet 1 bilion gwiazd i wielkość porównywalną z naszą Drogą Mleczną. Znajdując się w odległości 2,5 mln lat świetlnych jest tak blisko nas, że na niebie galaktyka wygląda jak smuga światła w kształcie cygara. Gdyby jej gazowe halo można było zobaczyć nieuzbrojonym okiem, byłoby około 3 razy szersze od Wielkiego Wozu. Byłby to z pewnością największy element nocnego nieba.

W ramach programu o nazwie Projekt AMIGA (Absorption Map of Ionized Gas in Andromeda – mapa absorpcji zjonizowanego gazu w Andromedzie) naukowcy zbadali światło pochodzące od 43 kwazarów – bardzo odległych, jasnych jąder aktywnych galaktyk zasilanych przez czarne dziury – znajdujących się daleko poza Andromedą. Kwazary są rozproszone za halo, co umożliwia naukowcom badanie wielu regionów. Patrząc przez halo na światło kwazarów, zespół zaobserwował, jak to światło jest absorbowane przez halo Andromedy i jak zmienia się ta absorpcja w różnych regionach. Ogromne halo Andromedy składa się z bardzo rzadkiego i zjonizowanego gazu, który nie emituje łatwo wykrywalnego promieniowania. Dlatego śledzenie pochłaniania światła pochodzącego ze źródła tła jest lepszym sposobem sondowania tej materii.

Naukowcy wykorzystali wyjątkową zdolność spektrografu Hubble’a COS (Cosmic Origins Spectrograph) do badania promieniowania ultrafioletowego z kwazarów. Promieniowanie ultrafioletowe jest pochłaniane przez ziemską atmosferę, co uniemożliwia obserwacje za pomocą teleskopów naziemnych. Zespół wykorzystał COS do wykrycia zjonizowanego gazu z węgla, krzemu i tlenu. Atom zostaje zjonizowany, gdy promieniowanie usunie z niego jeden lub więcej elektronów.

Halo Andromedy było już wcześniej badane przez zespół Lehnera. W 2015 roku odkryli, że jest ono duże i masywne. Ale było niewiele śladów jego złożoności; teraz jest odwzorowane bardziej szczegółowo, co prowadzi do znacznie dokładniejszego określenia jego rozmiaru i masy.

Ponieważ żyjemy wewnątrz Drogi Mlecznej, naukowcy nie są w stanie z łatwością zinterpretować sygnatury halo naszej własnej galaktyki. Jednak uważają, że halo Andromedy i Drogi Mlecznej muszą być bardzo zbliżone, ponieważ te dwie galaktyki są dość do siebie podobne. Obie znajdują się na kursie kolizyjnym i połączą się, tworząc olbrzymią galaktykę eliptyczną. Rozpocznie się to za 4 mld lat.

Naukowcy zbadali gazowe halo z bardziej odległych galaktyk, ale są one znacznie mniejsze na niebie, co oznacza, że liczba wystarczająco jasnych kwazarów tła potrzebnych do zbadania halo wynosi zwykle tylko jeden na galaktykę. Dlatego przestrzenne informacje zasadniczo są tracone. Dzięki bliskiej odległości od Ziemi, gazowe halo Andromedy na niebie jest duże, co pozwala na uzyskanie znacznie większej ilości próbek.

Andromeda jest jedyną galaktyką we Wszechświecie, dla której można przeprowadzić ten eksperyment teraz, i tylko przy użyciu Hubble’a. Jedynie przy pomocy przyszłego teleskopu kosmicznego czułego na promieniowanie UV naukowcy będą mogli rutynowo przeprowadzać tego typu eksperymenty poza około 30 galaktykami wchodzącymi w skład Grupy Lokalnej.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej informacji:
Hubble Maps Giant Halo Around Andromeda Galaxy

Źródło: NASA

Na ilustracji: Obraz przedstawia lokalizację 43 kwazarów, które naukowcy wykorzystali do zbadania gazowego halo Andromedy. Źródło: NASA, ESA, and E. Wheatley (STScI)