Teleskop NASA, aby pomóc rozplątać wzrost galaktyki, skład ciemnej materii

Należący do NASA Nancy Grace Roman Space Telescope będzie badał strumienie słabych gwiazd, które rozciągają się daleko poza widoczne krawędzie wielu galaktyk. Misje takie jak Kosmiczny Teleskop Hubble’a i James Webb będą musiały złożyć setki małych obrazów, aby w pełni zobaczyć te struktury wokół pobliskich galaktyk. Roman zrobi to za jednym podejściem. Astronomowie wykorzystają te obserwacje do zbadania wzrostu galaktyk i natury ciemnej materii.

Prądy gwiazdowe wyglądają jak eteryczne kosmyki włosów, które wystają z niektórych galaktyk i spokojnie dryfują w przestrzeni jako część korony – sferycznego obszaru otaczającego galaktykę. Ale te smugi gwiazd są oznakami starożytnego kosmicznego dramatu, które służą jako skamieniałe zapisy przeszłości galaktyki. Ich badania zmieniły astronomów w archeologów galaktycznych.

„Aureole składają się głównie z gwiazd pozbawionych innych galaktyk” – powiedział Tjitske Starkenburg, doktor habilitowany na Northwestern University w Evanston w stanie Illinois, który zbadał potencjał Romana w tym regionie. „Szerokie i głębokie obrazy Romana będą na tyle ostre, że będziemy mogli rozdzielić pojedyncze gwiazdy w halo innych galaktyk, co umożliwi po raz pierwszy badanie prądów gwiazdowych w dużej liczbie galaktyk”.

Zespół kierowany przez Starkenburga podzieli się dziś swoimi odkryciami na 240. spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego w Pasadenie w Kalifornii.

Galaktyczny kanibalizm, skradzione gwiazdy

Symulacje wspierają teorię, że galaktyki rosną częściowo przez pożeranie mniejszych grup gwiazd. Galaktyka karłowata uchwycona na orbicie przez większą galaktykę zniekształconą przez grawitację. Jej gwiazdy spadają, kreśląc łuki i pierścienie wokół większej galaktyki, aż w końcu stanie się jej najnowszym członkiem.

„Kiedy pojedyncze gwiazdy wylewają się z galaktyki karłowatej i wpadają do najbardziej masywnej galaktyki, tworzą długie, cienkie strumienie, które pozostają nienaruszone przez miliardy lat” – powiedziała Sarah Pearson, stypendystka Hubble’a na New York University w Nowym Jorku. Główny autor osobnego opracowania, również opublikowanego w: Czasopismo AstrofizyczneO spodziewanych obserwacjach misji w tym rejonie. „Tak więc prądy gwiazdowe kryją tajemnice z przeszłości i mogą oświetlić miliardy lat ewolucji”.

Astronomowie wykryli ten kanibalizm w akcji za pomocą teleskopów, takich jak satelita Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA), który jest precyzyjnie dostrojony do pomiaru pozycji i ruchu gwiazd w naszej Drodze Mlecznej. Roman rozszerzy te obserwacje, wykonując podobne pomiary gwiazd zarówno w Drodze Mlecznej, jak i innych galaktykach.

Droga Mleczna jest domem dla co najmniej 70 strumieni gwiezdnych, co oznacza, że ​​pochłonęła co najmniej 70 galaktyk karłowatych lub kulistych gromad gwiazd – grup setek tysięcy gwiazd związanych grawitacją. Zdjęcia rzymskiej Drogi Mlecznej mogą pozwolić astronomom na złożenie migawek w odpowiednim czasie, aby pokazać ruch gwiazd. Pomoże nam to dowiedzieć się, co Ciemna materiaNiewidzialna substancja, którą możemy wykryć jedynie dzięki oddziaływaniu grawitacji na widoczne obiekty – jest zbudowana.

Jedna z teorii sugeruje, że ciemna materia jest „zimna” lub składa się z powolnych, ciężkich cząstek. Jeśli tak, powinny się one zbijać razem w galaktycznych halo, potencjalnie zakłócając prądy gwiezdne w sposób, który widzieli Rzymianie. Wykrywając lub wykluczając te zniekształcenia, Roman może zawęzić kandydatów na to, z czego może składać się ciemna materia.

Astronomowie chcą również badać prądy gwiazdowe w wielu sąsiednich galaktykach Drogi Mlecznej. Nie została dobrze zbadana w innych galaktykach, ponieważ jest tak słaba i odległa. Jest też tak rozległy, że może owinąć się wokół całej galaktyki. Aby uchwycić obrazy, które są wystarczająco duże i szczegółowe, aby je zobaczyć, potrzebny jest widok panoramiczny, taki jak Roman.

Szczególnie nieuchwytne strumienie gwiezdne, które powstały, gdy Droga Mleczna przechwyciła gwiazdy z gromad kulistych, zostały odkryte wcześniej, ale nigdy nie zostały znalezione w innych galaktykach. Są słabsze, ponieważ zawierają mniej gwiazd, co utrudnia ich wykrycie w innych, bardziej odległych galaktykach.

Roman może po raz pierwszy odkryć go w wielu sąsiednich galaktykach. Szeroki, ostry i głęboki obraz ekspedycji powinien ujawnić pojedyncze gwiazdy w tych słabych, masywnych strukturach. W poprzednim badaniu opublikowanym w Czasopismo Astrofizyczne Pearson kierował opracowaniem algorytmu do systematycznego wyszukiwania prądów gwiazdowych pochodzących z gromad kulistych w sąsiednich galaktykach.

Nowe badanie Starkenburga uzupełnia ten obraz, przewidując, że Roman powinien być w stanie wykryć dziesiątki strumieni w innych galaktykach, które powstały z galaktyk karłowatych, zapewniając bezprecedensowy wgląd w sposób wzrostu galaktyk.

„Dowiadywanie się więcej o naszej Drodze Mlecznej jest ekscytujące, ale jeśli naprawdę chcemy zrozumieć skład galaktyk i ciemnej materii, potrzebujemy większej próbki” – powiedział Starkenberg. „Badanie z Romanem prądów gwiazdowych w innych galaktykach pomoże nam zobaczyć szerszy obraz”.