Dvärggalaxen UGC 5288 (här i rosa) är 16 miljoner ljusår från jorden. Den är omgiven av en enorm skiva av vätgas (lila) som inte har varit involverad i galaxens stjärnbildningsprocesser och kan vara urmaterial som blivit över från galaxens bildning. Kredit:B. Saxton från data från Van Zee, NOAO, NRAO/AUI/NSF
I årtionden, rymd- och markteleskop har försett oss med spektakulära bilder av galaxer. Dessa byggstenar i universum innehåller vanligtvis flera miljoner till över en biljon stjärnor och kan variera i storlek från några tusen till flera hundra tusen ljusår i diameter. Det vi vanligtvis ser i en bild av en galax är stjärnorna, gas och damm som utgör dessa spretande system.
Men det finns en dold komponent i galaxer som inte avger tillräckligt med synligt ljus för att vi ska kunna se. Denna komponent, en gas som har ledtrådar till hur galaxer växer i storlek med tiden, är föremål för en nyligen genomförd studie av ett team av forskare inklusive Christopher Dupuis, biträdande professor Sanchayeeta Borthakur, Mansi Padave och Rolf Jansen från School of Earth and Space Exploration med Rachael Alexandroff från University of Toronto och Timothy Heckman från Johns Hopkins University. Resultaten av deras studie har nyligen publicerats i The Astrophysical Journal .
Gasen som teamet studerade finns i galaxernas förlängda skiva, ett område som kallas det "cirkumgalaktiska mediet, " en stor gloria runt varje galax som är under dess gravitationsinflytande. Galaxer som liknar Vintergatan har stjärnskivor så stora som 200, 000 ljusår över med förlängda skivor som kan vara över dubbelt så stora.
"Förlängda skivor spelar en viktig roll i hur galaxer växer, " förklarade huvudförfattaren och doktorand Dupuis. "När gasen färdas från det cirkumgalaktiska mediet in i den förlängda skivan, det kommer så småningom att förvandlas till nya stjärnor."
Eftersom denna gas inte avger tillräckligt med synligt ljus för att vi ska kunna se det, att upptäcka det utanför galaxer är svårt. Forskare har traditionellt använt ett ljust föremål, kallas en kvasar, ligger bakom galaxen som studeras. De mäter ljuset från kvasaren och avgör sedan hur mycket av det som "försvinner" (absorberas) på grund av gasen som finns runt galaxen.
I den här studien, dock, laget använde en relativt ny teknik. Med hjälp av data från rymdteleskopet Hubble och MMT-observatoriet, de analyserade ljuset från en bakgrundsgalax (snarare än en kvasar) för att få mätningarna. Detta gjorde det möjligt för dem att göra en storleksuppskattning för gasmolnet.
"Dessa två datauppsättningar gjorde det möjligt för oss att jämföra hur gasen i den förlängda skivan rör sig i förhållande till stjärnorna och tillät oss att bekräfta att gasen fanns i galaxens förlängda skiva, sa Dupuis.
Den här figuren visar ett tvådimensionellt spektrum av värdgalaxen för gasmolnet som teamet fick med MMT-observatoriet. Denna del av spektrumet är vad de använde för att mäta hur stjärnorna i galaxen roterar. Att veta hur stjärnorna rör sig gjorde att teamet kunde bekräfta att gasen de mätte med hjälp av Hubble-data var en del av galaxens förlängda skiva. Kredit:Dupuis et al./MMT
"Medan vi trodde att de flesta galaxer i det förflutna borde ha stora gasskivor som så småningom bildade stjärnor som solen, det fanns lite observationsbekräftelse, ", tillade medförfattaren Borthakur. "Detta resultat stärker vår förståelse av vad som drev stjärnorna som vi hittar idag, inklusive vår sol."
Forskargruppen hoppas att framtida projekt kommer att kunna använda denna nya teknik för att studera ett stort antal galaxer när nästa generation byggs, markbaserade teleskop är färdiga senare detta årtionde. Teleskop som Giant Magellan Telescope (GMT), där ASU är delägare, kommer att kunna samla in data om dussintals olika system som liknar vårt, och efterföljande studier av förlängda skivor och deras egenskaper kommer att hjälpa oss att förstå galaxtillväxt.
"Att använda galaxer som bakgrundskällor kommer att revolutionera vår förståelse av de stora gasreservoarerna runt galaxer som är avgörande för stjärnbildning, " sa Borthakur. "Med ett kraftfullt teleskop som GMT, vi kommer att kunna få många fler siktlinjer för att kartlägga dessa dolda strukturer genom att använda rikligt, svaga bakgrundsgalaxer snarare än bara de sällsynta ljusa kvasarerna som ljuskällor."
