De magellanska molnen, Vintergatans två största satellitgalaxer, verkar vara ansluten med en bro som sträcker sig över 43, 000 ljusår, enligt ett internationellt team av astronomer som leds av forskare från University of Cambridge. Upptäckten rapporteras i tidningen Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society ( MNRAS ) och är baserat på den galaktiska stjärnräkning som utförs av European Space Observatory, Gaia.

Under de senaste 15 åren har forskare har ivrigt förutspått data från Gaia. Den första delen av informationen från satelliten släpptes för tre månader sedan och är fritt tillgänglig för alla. Denna dataset av oöverträffad kvalitet är en katalog över positioner och ljusstyrka för en miljard stjärnor i vår Vintergatans galax och dess omgivningar.

Vad Gaia har skickat till jorden är unikt. Satellitens vinkelupplösning liknar Hubble -rymdteleskopets, men med tanke på dess större synfält, den kan täcka hela himlen snarare än en liten del av den. Faktiskt, Gaia använder det största antalet pixlar för att ta digitala bilder av himlen för alla rymdburna instrument. Ännu bättre, Observatoriet har inte bara ett teleskop utan två, dela det en meter breda fokalplanet.

Till skillnad från typiska teleskop, Gaia pekar inte bara och stirrar:den snurrar hela tiden runt sin axel, sveper hela himlen på mindre än en månad. Därför, den mäter inte bara stjärnornas momentana egenskaper, men spårar också deras förändringar över tid. Detta ger ett perfekt tillfälle för att hitta en mängd olika objekt, till exempel stjärnor som pulserar eller exploderar - även om det inte är det satelliten främst var avsedd för.

Cambridge-teamet koncentrerade sig på området runt Magellanska molnen och använde Gaia-data för att plocka ut pulserande stjärnor av en viss typ:den så kallade RR Lyrae, mycket gammal och kemiskt outvecklad. Eftersom dessa stjärnor har funnits sedan de tidigaste dagarna av molnens existens, de ger en inblick i parets historia. Att studera de stora och små magellanska molnen (LMC respektive SMC) har alltid varit svårt eftersom de sprider sig ut över ett stort område. Men med Gaias utsikt över himlen, detta har blivit en mycket lättare uppgift.

Runt Vintergatan, molnen är de ljusaste, och största, exempel på dvärg -satellitgalaxer. Känd för mänskligheten sedan historiens gryning (och för européerna sedan deras första resor till södra halvklotet) har de magellanska molnen förblivit en gåta hittills. Trots att molnen har varit en konstant fixtur av himlen, astronomer har bara nyligen haft chansen att studera dem i detalj.

Om molnen passar den konventionella teorin om galaxbildning eller inte beror kritiskt på deras massa och tiden för deras första tillvägagångssätt för Vintergatan. Forskarna vid Cambridge Institute of Astronomy hittade ledtrådar som kan hjälpa till att svara på båda dessa frågor.

För det första, RR Lyrae -stjärnorna som upptäcktes av Gaia användes för att spåra omfattningen av det stora magellanska molnet. LMC visade sig ha en suddig "halo" med låg ljusstyrka som sträcker sig så långt som 20 grader från centrum. LMC skulle bara kunna hålla fast vid stjärnorna på så stora avstånd om den var väsentligt större än man tidigare trott, totalt kanske så mycket som en tiondel av hela Vintergatans massa.

En exakt tidpunkt för molnens ankomst till galaxen är omöjlig utan kunskap om deras banor. Tyvärr, satellitbanor är svåra att mäta:på stora avstånd, föremålets rörelse på himlen är så liten att det helt enkelt inte kan observeras under en mänsklig livslängd. I avsaknad av en bana, Dr Vasily Belokurov och kollegor hittade det näst bästa:en fantastisk ström.

Strömmar av stjärnor bildas när en satellit - en dvärggalax eller ett stjärnkluster - börjar känna tidvattenkraften i kroppen runt vilken den kretsar. Tidvattnet sträcker satelliten i två riktningar:mot och bort från värden. Som ett resultat, på satellitens periferi, två öppningar bildas:små områden där gravitationsdragningen av satelliten balanseras av värdens drag. Satellitstjärnor som kommer in i dessa regioner har lätt för att lämna satelliten helt och börja kretsa runt värden. Långsamt, stjärna efter stjärna överger satelliten, lämnar ett lysande spår på himlen, och därmed avslöjar satellitens bana.

"Stjärnströmmar runt molnen förutspåddes men observerades aldrig, "förklarar Dr Belokurov." Efter att ha markerat platserna för Gaia RR Lyrae på himlen, vi blev förvånade över att se en smal broliknande struktur som förbinder de två molnen. Vi tror att åtminstone delvis denna 'bro' består av stjärnor som har tagits bort från Small Cloud av Large. Resten kan faktiskt vara LMC -stjärnorna som drogs från den av Vintergatan. "

Forskarna tror att RR Lyrae -bron kommer att hjälpa till att klargöra historien om interaktionen mellan molnen och vår galax.

"Vi har jämfört formen och den exakta positionen för Gaia -stjärnbron med datorsimuleringarna av Magellanska molnen när de närmar sig Vintergatan", förklarar Dr Denis Erkal, medförfattare till studien. "Många av stjärnorna i bron verkar ha tagits bort från SMC i den senaste interaktionen, för cirka 200 miljoner år sedan, när dvärggalaxerna passerade relativt nära varandra. "Vi tror att som ett resultat av den fly-by, inte bara stjärnorna utan också vätgas togs bort från SMC. Genom att mäta förskjutningen mellan RR Lyrae och vätebroar, vi kan sätta begränsningar för densiteten hos den gasformiga galaktiska koronan. "

Består av joniserad gas med mycket låg densitet, den heta galaktiska koronan är notoriskt svår att studera. Ändå, det har varit föremål för intensiv granskning eftersom forskare tror att det kan innehålla det mesta av den saknade baryoniska - eller vanliga - materien. Astronomer försöker uppskatta var denna saknade materia (atomer och joner som utgör stjärnor, planeter, damm och gas) är. Man tror att de flesta, eller till och med alla, av dessa saknade baryoner finns i korona. Genom att mäta koronaltätheten på stora avstånd hoppas de kunna lösa detta problem.

Under det tidigare mötet mellan Small and Large Magellanic Cloud, både stjärnor och gas slet ut ur det lilla molnet, bildar en tidvattenström. Initialt, gasen och stjärnorna rörde sig i samma hastighet. Dock, när molnen närmade sig vår galax, Vintergatans korona utövade en dragkraft på dem båda. Stjärnorna, är relativt liten och tät, slog igenom korona utan att deras hastighet förändrades. Dock, den mer otydliga neutrala vätgasen bromsade avsevärt i korona. Genom att jämföra stjärnornas och gasens nuvarande plats, med hänsyn till gasens densitet och hur lång tid molnen har tillbringat i korona, laget uppskattade koronas densitet. Dr Erkal avslutar, "Vår uppskattning visade att corona kan utgöra en betydande bråkdel av de saknade baryonerna, i överensstämmelse med tidigare oberoende tekniker. Med det saknade baryonproblemet till synes lindrat, den nuvarande modellen för galaxbildning håller sig väl till den ökade granskning som är möjlig med Gaia. "