Galaksija Mliječni put. Bonus slike: Serge Brunier. Klikni za veću sliku
Čini se da je najistaknutija satelitska galaksija Mliječne staze - par galaksija nazvanih Magelanski oblaci - koji djeluju u interakciji s mračno mračnom materijom Mliječnog puta kako bi stvorili misteriozni dekolte u galaktičkom disku koji zbunjuje astronoma već pola stoljeća.
Osnova, koja se najjasnije vidi u tankom disku vodikovog plina koji prožima galaksiju, proteže se kroz čitav promjer Mliječne staze od 200 000 svjetlosnih godina, a sunce i zemlja sjedili su negdje u blizini nabora. Leo Blitz, profesor astronomije na Kalifornijskom sveučilištu u Berkeleyu i njegovi kolege, Evan Levine i Carl Heiles, crtali su ovu osnovicu i prvi je put detaljno analizirali na temelju nove galaktičke karte plinova vodika (HI) emisije.
Otkrili su da sloj atomskog plina vibrira poput bubnja i da se vibracija gotovo u potpunosti sastoji od tri note, odnosno načina.
Astronomi su prethodno odbacili Magelanske oblake - koji se sastoje od Velikog i Malog Magelanskog oblaka - kao vjerojatni uzrok galaktičke osnove jer su kombinirane mase galaksija samo 2 posto mase diska. Smatralo se da je ova masa premala da bi utjecala na ogroman disk ekvivalentan oko 200 milijardi sunca tijekom oblačne galaksije 1,5 milijardi godina.
Ipak, teoretičar Martin D. Weinberg, profesor astronomije na Sveučilištu Massachusetts, Amherst, udružio se s Blitzom kako bi stvorio računalni model koji uzima u obzir tamnu materiju Mliječne staze, koja je, iako nevidljiva, 20 puta masovnija od svu vidljivu tvar u galaksiji zajedno. Kretanje oblaka kroz tamnu tvar stvara buđenje koje pojačava njihov gravitacijski utjecaj na disk. Kad se uključi ova tamna tvar, magelanski oblaci u svojoj orbiti oko Mliječnog puta vrlo usko reproduciraju vrstu osnove opaženu u galaksiji.
"Model ne stvara samo ovo mliječno stanje u Mliječnom putu, već tijekom ciklusa rotacije Magelanskih oblaka oko galaksije izgleda da Mliječni put leprša na povjetarcu", rekao je Blitz, direktor laboratorija za radio astronomiju UC Berkeley.
"Ljudi već duže vrijeme pokušavaju pogledati što stvara ovaj oblik", rekao je Weinberg. "Naša simulacija još uvijek nije savršeno uklopljena, ali ima obilje stvarnih podataka."
Levine, diplomski student, predstavit će rezultate rada u Washingtonu, D.C., 9. siječnja tijekom zasjedanja o galaktičkoj strukturi u 10:00 sati na sastanku Američkog astronomskog društva. Blitz će sažeti djelo kasnije toga dana tijekom 12:30 sati. brifing za novinare u Wilson C sobi hotela Marriott Wardman Park.
Interakcija Magelanskih oblaka s tamnom materijom u galaksiji da bi se stvorio zagonetni temelj u sloju plinova vodika podsjeća na paradoks koji je doveo do otkrića tamne materije prije nekih 35 godina. Kako su astronomi gradili sve bolje i kvalitetnije teleskope koji su mogli mjeriti brzine zvijezda i plina u vanjskim područjima naše galaksije, otkrili su da se te zvijezde kreću daleko brže nego što bi se moglo očekivati od promatranog broja i mase zvijezda na cijelom Mliječnom putu. Samo pozivanjem tadašnje heretičke predodžbe, da je 80 posto mase galaksije bilo previše mračno za vidjeti, astronomi bi mogli uskladiti brzine s poznatim teorijama fizike.
Iako nitko ne zna pravi identitet ove tamne materije - trenutni konsenzus je da je to egzotična materija, a ne normalne zvijezde previše mutne - astronomi sada to uzimaju u obzir u svojim simulacijama kozmičke dinamike, bilo da objasne efekt leće galaksije i nakupine galaksija imaju na svjetlu pozadinske galaksije ili za opisivanje evolucije galaksija u ranom svemiru.
Neki su fizičari, međutim, smislili alternativnu teoriju gravitacije nazvanu Modificirana newtonska dinamika, ili MOND, koja nastoji objasniti ta opažanja, ne pribjegavajući vjerovanju u veliku količinu neotkrivene mase u svemiru, poput nevidljivog slona u sobi. Iako MOND može objasniti neke stvari, Weinberg smatra da će teoriji teško objasniti deformaciju mliječnog puta.
"Bez oreola tamne materije, jedino što plinski disk može osjetiti je izravna gravitacija iz samih Magellanskih oblaka, za koje se pokazalo da 70-ih godina ne djeluje", rekao je. "Izgleda loše za MOND, u ovom slučaju."
Budući da su mnoge galaksije iskrivile diskove, slična dinamika mogla bi im objasniti također. Bilo kako bilo, istraživači kažu da njihov rad sugerira da warps pružaju način da se provjeri postojanje tamne materije.
Polazište ovog istraživanja bili su novi spektralni podaci objavljeni prošlog ljeta o emisiji vodika u 21 centimetar u Mliječnom putu. Istraživanje, anketa Leiden-Argentina-Bonn ili LAB Galactic HI, objedinilo je istraživanje sjevernog neba koje su proveli astronomi u Nizozemskoj (istraživanje Leiden / Dwingeloo) s istraživanjem južnog neba iz Instituta Argentino de Radioastronom? A. Podaci su ispravljeni znanstvenici s Instituta za radioastronomiju Sveučilišta u Bonnu u Njemačkoj.
Blitz, Levine i Heiles, profesor astronomije u UC Berkeleyju, uzeli su te podatke i izradili novu, detaljnu kartu neutralnog atomskog vodika u galaksiji. Taj vodik, raspoređen u ravnini s dimenzijama poput onih kompaktnog diska, na kraju se kondenzira u molekularne oblake koji postaju zvjezdane rasadnici.
S mapom u ruci, oni su mogli matematički opisati osnovicu kao kombinaciju tri različite vrste vibracija: zamatanje ivice diska gore-dolje, sinusoidne vibracije poput one na glavi bubnja i oscilacija u obliku sedla. Ove tri "note" su oko 3 milijuna oktava ispod sredine C.
"Pronašli smo nešto vrlo iznenađujuće, jer smo osnovanje mogli opisati pomoću tri načina vibracije, ili tri note, i samo tri", rekao je Blitz, napominjući da je ovaj prilično jednostavan matematički opis osnove izbjegao obavijest astronoma od osnove otkriće 1957.
"Mi smo zapravo pokušavali analizirati složeniju" diskografsku "strukturu diska, a ova jednostavna, elegantna vibracijska struktura je upravo iskočila", dodao je Levine.
Trenutačna osnova na plinskom disku kombinacija je ova tri vibracijska načina, pri čemu se polovina galaktičkog diska lijepi iznad razine zvijezda i plina, dok se druga polovica uranja ispod diska prije nego što se opet digne prema van, dalje prema van središte galaksije. Rezultati ove analize bit će objavljeni u narednom broju Astrofizičkog časopisa.
Weinberg je mislio da može dinamički objasniti opaženu osnovicu, te je koristio računala za izračunavanje učinka Magelanovih oblaka koji kruže oko Mliječne staze, plutajući kroz oreole tamne materije koji se pružaju daleko u orbitu oblaka.
Ono što su on i Blitz otkrili je da probuditi oblake kroz tamnu tvar pobudi vibraciju ili rezonancu u središtu haloa tamne materije, što zauzvrat čini da disk ugrađen u halo snažno oscilira u tri različita načina. Kombinirano kretanje tijekom orbite Magelanskih oblaka u trajanju od 1,5 milijardi godina podsjeća na rubove stolnjaka koji se na vjetru vijugaju jer je središte diska oboreno.
"Mi često mislimo da je warp statičan, ali ova simulacija pokazuje da je vrlo dinamična", rekao je Blitz.
Blitz, Levine i Heiles nastavljaju potragu za anomalijama u strukturi diska Mliječnog Puta. Weinberg se nada da će upotrijebiti podatke i analizu UC Berkeley grupe kako bi utvrdio oblik oreola tamne materije Mliječnog puta.
Istraživanje UC Berkeley grupe podržava Nacionalna zaklada za znanost. Weinberga dijelom podržavaju NASA i NSF.
Izvorni izvor: UC Berkeley News Release
