En volymåtergivning av den joniserade gasvinden i Makani. Två av dimensionerna är rumsliga, och den tredje är hastighet. Färgerna spårar hastighetsaxeln, visas av pilen i mitten. De ungefärliga platserna för de två föreslagna utflödesepisoderna är märkta. Kredit:Jim Geach, David Tree, Peter Richardson (University of Hertfordshire)
Utforska inverkan av galaktiska vindar från en avlägsen galax som heter Makani, UC San Diegos Alison Coil, Rhodes Colleges David Rupke och en grupp medarbetare från hela världen gjorde en ny upptäckt. Publicerad i Natur , deras studies resultat ger direkta bevis för första gången på rollen av galaktiska vindar – utstötningar av gas från galaxer – för att skapa det cirkumgalaktiska mediet (CGM). Det finns i regionerna runt galaxer, och det spelar en aktiv roll i deras kosmiska evolution. Makanis unika sammansättning – vilket betyder vind på hawaiianska – lånade sig unikt till genombrottsfynden.
"Makani är inte en typisk galax, " noterade Coil, en fysikprofessor vid UC San Diego. "Det är vad som är känt som en större sammanslagning i sent skede - två nyligen kombinerade liknande massiva galaxer, som kom samman på grund av gravitationskraften som var och en kände från den andra när de närmade sig. Galaxy-sammanslagningar leder ofta till starburst-händelser, när en betydande mängd gas som finns i de sammanslagna galaxerna komprimeras, vilket resulterar i en uppsjö av nya stjärnfödslar. De där nya stjärnorna, i fallet Makani, orsakade troligen de enorma utflödena - antingen i stjärnvindar eller i slutet av deras liv när de exploderade som supernovor."
Coil förklarade att det mesta av gasen i universum oförklarligt uppträder i de regioner som omger galaxerna – inte i galaxerna. Vanligtvis, när astronomer observerar en galax, de ser inte att det genomgår dramatiska händelser – stora sammanslagningar, omordningen av stjärnor, skapandet av flera stjärnor eller kör enorma, snabba vindar.
"Även om dessa händelser kan inträffa någon gång i en galaxs liv, de skulle vara relativt korta, " noterade Coil. "Här, vi fångar det faktiskt bra när det sker genom dessa enorma utflöden av gas och damm."
Den gigantiska galaktiska vinden som omger massiven, kompakt galax Makani. Färgerna och de vita konturlinjerna visar mängden ljus som emitteras av den joniserade gasen från olika delar av syrenebulosan, från ljusast (vit) till svagast (lila). Den mellersta delen av bilden (svart) visar hela utbredningen av galaxen, även om det mesta av galaxen är koncentrerad i mitten (den lilla gröna cirkeln). Axlarna visar avståndet från galaxens centrum i kiloparsekunder. Kredit:Gene Leung (UC San Diego)
Coil och Rupke, tidningens första författare, använd data som samlats in från W. M. Keck Observatorys nya Keck Cosmic Web Imager (KCWI) instrument, kombinerat med bilder från rymdteleskopet Hubble och Atacama Large Millimeter Array (ALMA), att dra sina slutsatser. KCWI-data gav vad forskarna kallar den "häpnadsväckande upptäckten" av den joniserade syrgasen i extremt stor skala, långt bortom stjärnorna i galaxen. Det gjorde det möjligt för dem att urskilja ett snabbt gasutflöde som lanserades från galaxen för några miljoner år sedan, från ett gasutflöde som lanserats hundratals miljoner år tidigare och som sedan dess har avtagit avsevärt.
"Det tidigare utflödet har strömmat till stora avstånd från galaxen, medan den fasta, det senaste utflödet har inte hunnit göra det, sammanfattade Rupke, docent i fysik vid Rhodes College.
Från Hubble, forskarna skaffade bilder av Makanis stjärnor, visar att det är en massiv, kompakt galax som är resultatet av en sammanslagning av två en gång separata galaxer. Från ALMA, de kunde se att utflödet innehåller såväl molekyler som atomer. Datauppsättningarna visade att med en blandad befolkning av gamla, medelålders och unga stjärnor, galaxen kan också innehålla ett dammskylt tillkommande supermassivt svart hål. Detta antyder för forskarna att Makanis egenskaper och tidsskalor är förenliga med teoretiska modeller av galaktiska vindar.
"När det gäller både deras storlek och hastighet, de två utflödena överensstämmer med deras skapelse av dessa tidigare stjärnutbrottshändelser; de överensstämmer också med teoretiska modeller av hur stora och snabba vindar bör vara om de skapas av stjärnskott. Så observationer och teorier stämmer väl överens här, " noterade Coil.
Rupke märkte att timglasformen på Makanis nebulosa starkt påminner om liknande galaktiska vindar i andra galaxer, men att Makanis vind är mycket större än i andra observerade galaxer.
"Detta betyder att vi kan bekräfta att det faktiskt flyttar gas från galaxen till de cirkumgalaktiska områdena runt den, samt att sopa upp mer gas från omgivningen när den rör sig ut, " Rupke förklarade. "Och det flyttar mycket av det - åtminstone en till 10 procent av den synliga massan av hela galaxen - i mycket höga hastigheter, tusentals kilometer per sekund."
Rupke noterade också att medan astronomer konvergerar på tanken att galaktiska vindar är viktiga för att mata CGM, det mesta av bevisen har kommit från teoretiska modeller eller observationer som inte omfattar hela galaxen.
"Här har vi hela den rumsliga bilden för en galax, vilket är en anmärkningsvärd illustration av vad folk förväntade sig, " sa han. "Makanis existens ger ett av de första direkta fönsterna till hur en galax bidrar till den pågående bildningen och kemiska anrikningen av dess CGM."
