Stjärnhopen Hyades smälter gradvis samman med bakgrunden av stjärnor i Vintergatan. Klustret ligger 153 ljusår bort och är synligt för blotta ögat eftersom de ljusaste medlemmarna bildar en "V"-form av stjärnor i stjärnbilden Oxen, tjuren. Den här bilden visar medlemmar av Hyaderna som identifierats i Gaia-data. Dessa stjärnor är markerade i rosa, och formerna för de olika konstellationerna spåras i grönt. Stjärnor från Hyaderna kan ses sträcka sig ut från det centrala klustret för att bilda två "svansar". Dessa svansar är kända som tidvattensvansar och det är genom dessa som stjärnor lämnar klustret. Bilden skapades med Gaia Sky. Kredit:ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO; erkännande:S. Jordan/T. Sagrista.
Data från ESA:s Gaia-stjärnkartningssatellit har avslöjat lockande bevis för att den närmaste stjärnhopen till solen störs av gravitationspåverkan från en massiv men osynlig struktur i vår galax.
Om sant, detta kan ge bevis för en misstänkt population av "mörk materia sub-halos." Dessa osynliga moln av partiklar tros vara reliker från bildandet av Vintergatan, och är nu utspridda över galaxen, utgör en osynlig understruktur som utövar ett märkbart gravitationsinflytande på allt som driver för nära.
ESA-forskaren Tereza Jerabkova och kollegor från ESA och European Southern Observatory gjorde upptäckten samtidigt som de studerade hur en närliggande stjärnhop smälter samman i den allmänna bakgrunden för stjärnor i vår galax. Denna upptäckt baserades på Gaias tidiga tredje datautgåva (EDR3) och data från den andra utgåvan.
Teamet valde Hyades som sitt mål eftersom det är den närmaste stjärnhopen till solen. Den ligger drygt 153 ljusår bort, och är lätt synlig för skywatchers på både norra och södra halvklotet som en iögonfallande "V"-form av ljusa stjärnor som markerar tjurens huvud i konstellationen Oxen. Bortom de lätt synliga ljusa stjärnorna, teleskop avslöjar ett hundratal svagare som finns i ett sfäriskt område av rymden, ungefär 60 ljusår i diameter.
Den verkliga omfattningen av Hyades tidvattensvansar har avslöjats för första gången av data från ESA:s Gaia-uppdrag. Gaia-data har gjort att de tidigare medlemmarna av stjärnhopen (visade i rosa) kan spåras över hela himlen. Dessa stjärnor är markerade i rosa, och formerna för de olika konstellationerna spåras i grönt. Bilden skapades med Gaia Sky. Kredit:ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO; erkännande:S. Jordan/T. Sagrista
En stjärnhop kommer naturligtvis att förlora stjärnor eftersom när dessa stjärnor rör sig inom hopen drar de i varandra gravitationsmässigt. Detta konstanta ryck förändrar stjärnornas hastighet något, flytta en del till kanterna av klustret. Därifrån, stjärnorna kan svepas ut av galaxens gravitationskraft, bildar två långa svansar.
En svans följer stjärnhopen, den andra drar ut före den. De är kända som tidvattensvansar, och har studerats flitigt i kolliderande galaxer men ingen hade någonsin sett dem från en närliggande öppen stjärnhop, tills helt nyligen.
Nyckeln till att upptäcka tidvattensvansar är att upptäcka vilka stjärnor på himlen som rör sig på ett liknande sätt som stjärnhopen. Gaia gör detta enkelt eftersom det exakt mäter avståndet och rörelsen för mer än en miljard stjärnor i vår galax. "Detta är de två viktigaste kvantiteterna som vi behöver för att söka efter tidvattensvansar från stjärnhopar i Vintergatan, säger Tereza.
Tidigare försök från andra team hade bara haft begränsad framgång eftersom forskarna bara hade letat efter stjärnor som nära matchade stjärnhopens rörelse. Detta uteslöt medlemmar som lämnade tidigare i sin 600–700 miljoner år långa historia och som nu färdas på olika banor.
För att förstå omfånget av banor att leta efter, Tereza konstruerade en datormodell som skulle simulera de olika störningar som flyende stjärnor i klustret kan känna under sina hundratals miljoner år i rymden. Det var efter att ha kört den här koden, och sedan jämföra simuleringarna med de verkliga uppgifterna att den verkliga utbredningen av Hyades tidvattensvansar avslöjades. Tereza och kollegor hittade tusentals tidigare medlemmar i Gaia-data. Dessa stjärnor sträcker sig nu i tusentals ljusår över galaxen i två enorma tidvattensvansar.
Men den verkliga överraskningen var att den släpande tidvattensvansen verkade sakna stjärnor. Detta indikerar att något mycket mer brutalt äger rum än att stjärnhopen försiktigt "löses upp."
Kör simuleringarna igen, Tereza visade att uppgifterna skulle kunna reproduceras om den svansen hade kolliderat med ett moln av materia som innehåller cirka 10 miljoner solmassor. "Det måste ha varit en nära interaktion med denna riktigt massiva klump, och hyaderna slogs sönder, " hon säger.
Men vad kan den där klumpen vara? Det finns inga observationer av ett gasmoln eller stjärnhop som är så massivt i närheten. Om ingen synlig struktur upptäcks även i framtida riktade sökningar, Tereza föreslår att föremålet kan vara en sub-halo av mörk materia. Dessa är naturligt förekommande klumpar av mörk materia som tros hjälpa till att forma galaxen under dess bildande. Detta nya arbete visar hur Gaia hjälper astronomer att kartlägga denna osynliga mörka materia i galaxen.
"Med Gaia, sättet vi ser på Vintergatan har helt förändrats. Och med dessa upptäckter, vi kommer att kunna kartlägga Vintergatans understrukturer mycket bättre än någonsin tidigare, " säger Tereza. Och efter att ha bevisat tekniken med Hyaderna, Tereza och kollegor utökar nu arbetet genom att leta efter tidvattensvansar från andra, mer avlägsna stjärnhopar.
