M94 är en spiralgalax som ligger 16 miljoner ljusår bort i stjärnbilden Canes Venatici. University of Michigan doktorand Katya Gozman undersökte galaxens gloria för att undersöka galaxens sammanslagningshistoria. Kredit:ESA/Hubble &NASA
Precis som ett mord på kråkor, en slughet hos apor och ett sorl av starar, har tätt packade stjärnor av liknande ålder i mitten av en galax ett samlingsnamn:en utbuktning.
De flesta galaxer har utbuktningar i mitten. Beroende på deras egenskaper - specifikt kinematiken för deras stjärnor - har utbuktningarna olika namn. Stjärnor inom klassiska utbuktningar rör sig lite slumpmässigt, liknar elliptiska galaxer, och verkar vara äldre än deras galax, medan stjärnor inom pseudobulgar rör sig genom rotation, som spiralgalaxer, och inte skiljer sig i ålder från deras galax.
Astronomer använder en galaxs stjärngloria som ett "fossilrekord" för att studera dessa utbuktningar. Stjärnglorior kan till exempel berätta för astronomer om en galax har gått samman med en annan galax i sitt förflutna.
En doktorand vid University of Michigan har undersökt pseudobulgen i den närliggande skivgalaxen Messier 94 och har funnit att trots att galaxen har den största pseudobulgen i lokaluniversum, så har förmodligen inga massiva galaxer kraschat in i M94 tidigare.
"Astronomer tror att när en galax smälter samman med en annan galax, kommer sammanslagningen att deponera material i den stjärngloria av galaxen den smälte samman med", säger huvudförfattaren Katya Gozman. "Genom att undersöka och lära oss om stjärnorna och stjärnpopulationerna i stjärnglorian kan vi studera och ta reda på information om de tidigare sammanslagningarna en galax hade. Man kan säga att vi gör extragalaktisk arkeologi i stjärnglorian runt M94."
Men Gozman och hennes medförfattare hittade inga bevis på en massiv sammanslagning i galaxens historia. Istället skedde sannolikt en mindre sammanslagning, där en galax lika stor som det lilla magellanska molnet – en dvärggalax som är ungefär tre gånger mindre än Vintergatan – kraschade in i M94.
Gozman använde observationsdata som genererats av Subaru Hyper Suprime-Cam, som ligger på Hawaii, för att titta på M94:s stjärngloria, den diffusa halo av stjärnor som omger en galax. Stjärnglorian sträcker sig långt bortom vad en galax verkar vara vid första anblicken, och astronomer kan undersöka denna halo för att leta efter rester av tidigare sammanslagningar. Ett sätt att lära sig om dessa rester är att beräkna massan av en galax halo.
För denna studie använde Gozman Subaru-data för att katalogisera stjärnor i M94:s stjärngloria enligt deras ljusstyrka. Hon ritade stjärnor i vad som kallas ett färgmagnituddiagram, som organiserar stjärnor efter deras ljusstyrka sett genom vissa filter som används inom astronomi för att bestämma hur mycket ljus en stjärna sänder ut.
Specifikt tittade hon på en typ av stjärna som kallas en röd jätte grenstjärna, eller en RGB-stjärna. Dessa stjärnor är lysande – en fördel för att avbilda dem, säger Gozman – och hur röd eller blå stjärnan är korrelerar starkt med vilka typer av tyngre, metalliska element de innehåller.
Gozman delade sedan in RGB:erna i galaxen i två regioner:RGB:er vars ljus verkade mer blått och RGB:s vars ljus verkade mer rött. De blå RGB:erna var metallfattiga medan de röda RGB:erna var mer metallrika. Hon plottade också stjärnornas fördelning i galaxen och fastställde att de röda RGB:erna är koncentrerade i en ring runt galaxens mitt medan de blå RGB:erna är utspridda runt de yttre delarna av dess halo.
Med fokus på de blå RGB:erna, delade Gozman galaxen i cirkulära ringar eller koncentriska ringar som ligger över skivan som en bullseye. Genom att beräkna stjärnornas ytljusstyrka i varje ring kunde hon bestämma massan av stjärnglorian – som inte alls var massiv. Halons massa låter oss härleda massan av galaxen som smälte in i den.
"Vi använder massan av halo för att sluta sig till massan av galaxen som senast kraschade in i galaxen vi undersöker," sa Gozman. "Man skulle kunna tro att om en riktigt stor galax kraschade in i M94 för länge sedan, så skulle det ha kunnat ha förändrat galaxens morfologi, komponenterna avsevärt och det kanske kunde ha gett upphov till denna riktigt stora pseudobulge i centrum." /P>
Men det blev ingen större sammanslagning, konstaterade Gozman. Den största galaxen som kraschade in i M94 tidigare var inte alls massiv. Istället säger hon att pseudobulgen troligen bildades bara genom galaxens typiska utveckling.
Men väldigt få studier har kartlagt storleken på galaxglorior på detta sätt. Gozmans arbete med att lösa upp stjärnorna i M94:s stjärngloria ger mer information för astronomer som studerar galaxsammanslagningar och evolution.
"Denna data är den första informationen vi någonsin har fått om den upplösta stjärnpopulationen i denna galax. Att lösa upp stjärnor är en ganska svår sak att göra, men det är ett av de bästa sätten du faktiskt kan titta på gloriorna och lära dig mer om fusionshistoria för galaxen", sa hon. "Så det här är ytterligare en datapunkt i ett fält med väldigt få datapunkter." + Utforska vidare
