Na krańcach naszej Galaktyki rozgrywa się historia przetrwania, a obserwatorem tej sagi jest Kosmiczny Teleskop Hubble'a.
Wielki Obłok Magellana (LMC) jest jednym z najbliższych sąsiadów Drogi Mlecznej. Ta galaktyka karłowata widoczna jest na południowym nocnym niebie, a jej rozmiar kątowy jest 20 razy większy od średnicy Księżyca w pełni.
Wielu badaczy wysuwa teorię, że LMC nie krąży wokół naszej Galaktyki, ale po prostu przechodzi obok niej. Naukowcy ci uważają, że LMC właśnie zakończył najbliższe podejście do znacznie masywniejszej Drogi Mlecznej. To przejście zdmuchnęło większość sferycznego halo gazu otaczającego Wielki Obłok Magellana.
Teraz astronomowie po raz pierwszy byli w stanie zmierzyć rozmiar halo LMC – coś, czego mogli dokonać jedynie za pomocą Hubble’a. W nowym badaniu, które ma zostać opublikowane w The Astrophysical Journal Letters, badacze ze zdziwieniem odkryli, że jest tak niezwykle małe - ma średnicę około 50 000 lat świetlnych. To około 10 razy mniej niż halo innych galaktyk o masie LMC. Jego zwartość opowiada historię jego spotkania z Drogą Mleczną.
LMC przetrwał — powiedział Andrew Fox z AURA/STScI z Europejskiej Agencji Kosmicznej w Baltimore, który był głównym badaczem obserwacji. Mimo że stracił dużo gazu, zostało mu go wystarczająco dużo, aby nadal tworzyć nowe gwiazdy - więc nowe obszary formowania się gwiazd nadal mogą powstawać. Mniejsza galaktyka nie przetrwałaby — nie zostałoby tyle gazu, tylko zbiór starzejących się czerwonych gwiazd.
Choć LMC jest nieco bardziej podatny na zużycie, nadal zachowuje zwarte, krępe halo gazowe – czego nie byłby w stanie utrzymać grawitacyjnie, gdyby był mniej masywny. Wielki Obłok Magellana ma masę równą 10% masy Drogi Mlecznej, co czyni go cięższym od większości galaktyk karłowatych.
Z powodu gigantycznego halo Drogi Mlecznej gaz w LMC zostaje wydmuchany lub rozwiany – wyjaśniła Sapna Mishra z STScI, główna autorka artykułu opisującego to odkrycie. Ale nawet przy tej katastrofalnej interakcji z Drogą Mleczną LMC jest w stanie zachować 10% swojego halo ze względu na swoją dużą masę.
Gigantyczna suszarka do włosów
Większość halo Wielkiego Obłoku Magellana została zdmuchnięta z powodu zjawiska zwanego ram-pressure stripping. Gęste środowisko Drogi Mlecznej napiera na nadlatujący LMC i tworzy ślad gazu rozciągający się za galaktyką karłowatą – niczym ogon komety.
Lubię myśleć o Drodze Mlecznej jako o gigantycznej suszarce do włosów, która wydmuchuje gaz z LMC, gdy ten wpada do nas — powiedział Fox. Droga Mleczna odpycha z taką siłą, że ciśnienie pozbawiło halo LMC większości pierwotnej masy. Zostało już tylko trochę i to jest właśnie ta mała, zwarta pozostałość, którą teraz widzimy.
W miarę jak ciśnienie wypycha znaczną część halo Wielkiego Obłoku Magellana, gaz zwalnia i ostatecznie zacznie opadać na Drogę Mleczną. Ale ponieważ LMC właśnie minął największe zbliżenie do Drogi Mlecznej i znów porusza się na zewnątrz w głęboką przestrzeń kosmiczną, naukowcy nie spodziewają się, że całe halo zostanie utracone.
Wizja artystyczna ilustrująca spotkanie Wielkiego Obłoku Magellana z gazowym halo Drogi Mlecznej. Na górnym panelu, na środku prawej strony, LMC zaczyna rozbijać się o znacznie masywniejsze halo naszej Galaktyki. Jasnofioletowy łuk uderzeniowy przedstawia przednią krawędź halo LMC, która jest ściskana, gdy halo Drogi Mlecznej odpycha nadchodzący LMC. Na środkowym panelu część halo jest zdzierana i wdmuchiwana z powrotem do strumienia gazu, który ostatecznie spadnie do Drogi Mlecznej. Dolny panel pokazuje postęp tej interakcji, w miarę jak kometarny ogon LMC staje się coraz wyraźniejszy. Pozostaje zwarte halo LMC. Ponieważ LMC jest tuż za największym zbliżeniem do Drogi Mlecznej i ponownie przesuwa się na zewnątrz w głęboką przestrzeń kosmiczną, naukowcy nie spodziewają się, że resztkowe halo zostanie utracone. Źródło: NASA, ESA, Ralf Crawford (STScI)
Tylko z Hubble'em
Aby przeprowadzić to badanie, zespół badawczy przeanalizował obserwacje ultrafioletowe z Mikulski Archive for Space Telescopes w STScI. Większość światła ultrafioletowego jest blokowana przez atmosferę Ziemi, więc nie można go obserwować za pomocą teleskopów naziemnych. Hubble jest jedynym obecnym teleskopem kosmicznym dostrojonym do wykrywania tych długości fal, więc to badanie było możliwe tylko za jego pomocą.
Zespół zbadał halo, wykorzystując światło tła 28 jasnych kwazarów. Uważa się, że kwazary są najjaśniejszym rodzajem aktywnego jądra galaktycznego i są zasilane przez supermasywne czarne dziury. Świecąc, jak latarnie morskie, pozwalają naukowcom „zobaczyć” pośrednio gaz halo, poprzez absorpcję światła tła. Kwazary znajdują się w całym Wszechświecie w ekstremalnych odległościach od naszej Galaktyki.
Naukowcy wykorzystali dane ze spektrografu Cosmic Origins Spectrograph (COS) teleskopu Hubble'a do wykrycia obecności gazu halo na podstawie sposobu, w jaki pochłania on określone kolory światła z kwazarów tła. Spektrograf rozbija światło na jego składowe długości fal, aby ujawnić wskazówki dotyczące stanu obiektu, temperatury, prędkości, ilości, odległości i składu. Za pomocą COS zmierzyli prędkość gazu wokół LMC, co pozwoliło im określić rozmiar halo.
Ze względu na swoją masę i bliskość Drogi Mlecznej, Wielki Obłok Magellana jest wyjątkowym laboratorium astrofizycznym. Obserwowanie interakcji LMC z naszą Galaktyką pomaga naukowcom zrozumieć, co działo się we wczesnym Wszechświecie, gdy galaktyki były bliżej siebie. Pokazuje również, jak chaotyczny i skomplikowany jest proces interakcji galaktyk.
Zaglądając w przyszłość
Następnie zespół zbada przednią stronę halo LMC, czyli obszar, który nie został jeszcze zbadany.
W ramach tego nowym programu zbadamy pięć linii widzenia w regionie, w którym halo LMC i halo Drogi Mlecznej zderzają się — powiedział współautor Scott Lucchini z Center for Astrophysics/Harvard & Smithsonian. To miejsce, w którym halo są ściśnięte, jak dwa balony napierające na siebie.
Więcej:
- NASA's Hubble Sees Aftermath of Galaxy's Scrape with Milky Way
- The Truncated Circumgalactic Medium of the Large Magellanic Cloud
- Kwazary (odc. 41) w Astronarium
Opracowanie: Magda Maszewska
Źródło: Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland
Na ilustracji: Wizja artystyczna Wielkiego Obłoku Magellana, przechodzącego przez gazowe halo znacznie masywniejszej Drogi Mlecznej. Źródło: NASA, ESA, Ralf Crawford (STScI)
