Detta är en fotomosaik av en kantvy av Vintergatans galax, tittar mot den centrala utbuktningen. Överlagrade på den finns bilder från radioteleskop, färgad rosa, av de utsträckta, bågformad Magellanska ström under galaxens plan och den strimlade, fragmenterad ledande arm som korsar galaxens plan och sträcker sig ovanför det. Dessa gasmoln dras isär gravitationsmässigt som taffy från de små och stora magellanska molnen – satellitgalaxer till vår Vintergatan – som ser ut som ljusa klumpar i gasen. Källan till den bandliknande Magellanic Stream upptäcktes av Hubble Space Telescope för ungefär fem år sedan, och det visade sig komma från båda Magellanska molnen. Dock, källan till den ledande armen förblev ett mysterium fram till idag. Nu, Forskare har använt Hubbles ultravioletta syn för att kemiskt analysera gasen i den ledande armen och fastställa dess ursprung. Eftersom de inte direkt kunde prova det, de använde istället ljuset från sju kvasarer – de ljusa kärnorna i aktiva galaxer – för att mäta hur det filtrerades genom den ledande armens gas. Dessa kvasarer bor miljarder ljusår bortom den ledande armen och fungerar som "fyrar" som lyser genom gasen. Forskare letade efter absorptionen av kvasarernas ultravioletta ljus av syre i molnet. Detta är en bra indikation på hur många tyngre element som finns i den ledande armens gas. Teamet jämförde sedan Hubbles mätningar med vätgasmätningar gjorda av Robert C. Byrd Green Bank Telescope i Green Bank, Västra Virginia, samt flera andra radioteleskop. Markerade platser indikerar de tre ljusaste av de sju kvasarerna som används för att studera sammansättningen av den ledande armen. Spektra för dessa tre kvasarer är överlagrade längst ner i grafiken. Den vertikala axeln för varje spektrum indikerar hur mycket absorption som äger rum. Ju mer absorption, desto högre signalstyrka är. De horisontella axlarna anger gasens hastigheter vid olika punkter. Blå rutor isolerar hastigheterna som är unika för den ledande armen. Syret, kombinerat med väte, tillhandahållit avgörande kemiska "fingeravtryck" för att matcha ursprunget till den ledande armens gas. Teamet fann att gasen matchar innehållet i det lilla magellanska molnet. Krediter:Illustration:D. Nidever et al., NRAO/AUI/NSF och A. Mellinger, Leiden-Argentine-Bonn (LAB) undersökning, Parkes observatorium, Westerbork observatorium, Arecibo Observatory, och A. Feild (STScI) Vetenskap:NASA, ESA, och A. Fox (STScI)
I utkanten av vår galax, en kosmisk dragkamp utspelar sig – och bara NASA:s rymdteleskop Hubble kan se vem som vinner.
Spelarna är två dvärggalaxer, det stora magellanska molnet och det lilla magellanska molnet, som båda kretsar kring vår egen Vintergatans galax. Men när de går runt Vintergatan, de kretsar också runt varandra. Var och en rycker i den andra, och en av dem har dragit ut ett enormt gasmoln från sin följeslagare.
Kallas den ledande armen, denna välvda samling av gas förbinder de magellanska molnen med Vintergatan. Ungefär hälften så stor som vår galax, denna struktur tros vara cirka 1 eller 2 miljarder år gammal. Dess namn kommer från det faktum att det leder rörelsen av de magellanska molnen.
Den enorma koncentrationen av gas slukas av Vintergatan och matar ny stjärnfödelse i vår galax. Men vilken dvärggalax är det som drar, och vems gas frossar man nu på? Efter år av debatt, forskare har nu svaret på detta "whodunit"-mysterium.
"Det har funnits en fråga:kom gasen från det stora magellanska molnet eller det lilla magellanska molnet? Vid första anblicken, det ser ut som det spårar tillbaka till det stora magellanska molnet, " förklarade huvudforskaren Andrew Fox från Space Telescope Science Institute i Baltimore, Maryland. "Men vi har närmat oss den frågan annorlunda, genom att fråga:Vad är den ledande armen gjord av? Har den sammansättningen av det stora magellanska molnet eller sammansättningen av det lilla magellanska molnet?"
Fox forskning är en uppföljning av hans arbete från 2013, som fokuserade på en släpande funktion bakom de stora och små magellanska molnen. Denna gas i denna bandliknande struktur, kallad Magellanska strömmen, visade sig komma från båda dvärggalaxerna. Nu undrade Fox om sin motsvarighet, den ledande armen. Till skillnad från den avslutande Magellanska strömmen, denna trasiga och strimlade "arm" har redan nått Vintergatan och överlevt sin resa till den galaktiska skivan.
Den ledande armen är ett realtidsexempel på gastillväxt, processen för gas som faller på galaxer. Detta är mycket svårt att se i galaxer utanför Vintergatan, eftersom de är för långt borta och för svaga. "Eftersom dessa två galaxer är i vår bakgård, vi har i princip en plats på första raden för att se händelserna, " sa kollaboratören Kat Barger vid Texas Christian University.
I en ny typ av kriminalteknik, Fox och hans team använde Hubbles ultravioletta vision för att kemiskt analysera gasen i den ledande armen. De observerade ljuset från sju kvasarer, de ljusa kärnorna i aktiva galaxer som finns miljarder ljusår bortom detta gasmoln. Med hjälp av Hubbles Cosmic Origins Spectrograph, forskarna mätte hur detta ljus filtrerar genom molnet.
Särskilt, de letade efter absorptionen av ultraviolett ljus av syre och svavel i molnet. Dessa är bra mätare för hur många tyngre element som finns i gasen. Teamet jämförde sedan Hubbles mätningar med vätgasmätningar gjorda av National Science Foundations Robert C. Byrd Green Bank Telescope vid Green Bank Observatory i West Virginia, samt flera andra radioteleskop.
"Med kombinationen av observationer från Hubble och Green Bank Telescope, vi kan mäta gasens sammansättning och hastighet för att avgöra vilken dvärggalax som är boven. " förklarade Barger.
Efter mycket analys, teamet hade äntligen avgörande kemiska "fingeravtryck" för att matcha ursprunget till den ledande armens gas. "Vi har funnit att gasen matchar det lilla magellanska molnet, " sa Fox. "Det tyder på att det stora magellanska molnet vinner dragkampen, eftersom den har dragit ut så mycket gas från sin mindre granne."
Detta svar var möjligt endast på grund av Hubbles unika ultravioletta förmåga. På grund av de filtrerande effekterna av jordens atmosfär, ultraviolett ljus kan inte studeras från marken. "Hubble är det enda spelet i stan, " förklarade Fox. "Alla linjer av intresse, inklusive syre och svavel, är i ultraviolett ljus. Så om du arbetar i det optiska och infraröda, du kan inte se dem."
Gas från den ledande armen korsar nu skivan i vår galax. När den korsar, den interagerar med Vintergatans egen gas, blir strimlad och splittrad.
Detta är en viktig fallstudie av hur gas kommer in i galaxer och bränsle till stjärnfödelse. Astronomer använder simuleringar och försöker förstå inflödet av gas i andra galaxer. Men här, gasen fångas på bar gärning när den rör sig över Vintergatans skiva. Någon gång i framtiden, planeter och solsystem i vår galax kan vara födda ur material som brukade vara en del av det lilla magellanska molnet.
Teamets studie visas den 20 februari, 2018, frågan om Astrofysisk tidskrift .
När Fox och hans team ser framåt, de hoppas kunna kartlägga hela storleken på den ledande armen – något som fortfarande är okänt.
