Den här bildserien visar hur astronomer hittar stjärnströmmar genom att vända på ljus och mörker, liknande negativa bilder. Färgbilder av var och en av de närliggande galaxerna som visas är inkluderade för sammanhang. Galaxer är omgivna av enorma glorier av het gas beströdda med sporadiska stjärnor, ses som de skuggiga områdena som omsluter varje galax här. Roman skulle kunna förbättra dessa observationer genom att lösa enskilda stjärnor för att förstå varje ströms stjärnpopulationer och se stjärnströmmar av olika storlekar i ännu fler galaxer. Kredit:Carlin et al. (2016), baserat på bilder från Martínez-Delgado et al. (2008, 2010)
NASA:s romerska rymdteleskop Nancy Grace kommer att studera skumma strömmar av stjärnor som sträcker sig långt bortom de skenbara kanterna på många galaxer. Uppdrag som rymdteleskopen Hubble och James Webb skulle behöva lappa ihop hundratals små bilder för att se dessa strukturer runt närliggande galaxer i sin helhet. Roman kommer att göra det i en enda ögonblicksbild. Astronomer kommer att använda dessa observationer för att utforska hur galaxer växer och mörk materias natur.
Stjärnströmmar ser ut som eteriska hårstrån som sträcker sig utåt från vissa galaxer och driver fridfullt genom rymden som en del av halo-en sfärisk region som omger en galax. Men dessa stjärnflygningar är tecken på ett uråldrigt drama i kosmisk skala som fungerar som fossila rekord av en galaxs förflutna. Att studera dem förvandlar astronomer till galaktiska arkeologer.
"Halos är mestadels gjorda av stjärnor som tagits bort från andra galaxer", säger Tjitske Starkenburg, en postdoktor vid Northwestern University i Evanston, Illinois, som undersökte Romans potential inom detta område. "Romans breda, djupa bilder kommer att vara tillräckligt skarpa för att vi kan lösa upp enskilda stjärnor i andra galaxers glorier, vilket gör det möjligt att studera stjärnströmmar i ett stort antal galaxer för första gången."
Teamet, ledd av Starkenburg, kommer att dela med sig av sina resultat vid American Astronomical Societys 240:e möte i Pasadena, Kalifornien, idag.
Galaktisk kannibalism, stulna stjärnor
Simuleringar stödjer teorin att galaxer delvis växer genom att sluka upp mindre grupper av stjärnor. En dvärggalax som fångas i omloppsbana av en större galax blir förvrängd av gravitationen. Dess stjärnor duggar ut och spårar bågar och slingor runt den större galaxen tills de till slut blir dess nyaste medlemmar.
"När enskilda stjärnor läcker ut ur dvärggalaxen och faller in i den mer massiva galaxen bildar de långa, tunna strömmar som förblir intakta i miljarder år", säger Sarah Pearson, en Hubble-postdoktor vid New York University i New York. huvudförfattaren till en separat studie, även publicerad i The Astrophysical Journal , om uppdragets projicerade observationer på detta område. "Så stjärnströmmar har hemligheter från det förflutna och kan belysa miljarder år av evolution."
Astronomer har fångat denna kannibalistiska process på bar gärning med hjälp av teleskop som ESA:s (Europeiska rymdorganisationens) Gaia-satellit, som är finjusterad för att mäta stjärnornas positioner och rörelser i vår Vintergatans galax. Roman kommer att utöka dessa observationer genom att göra liknande mätningar av stjärnor i både Vintergatan och andra galaxer.
Vintergatan är hem för minst 70 stjärnströmmar, vilket betyder att den sannolikt har ätit upp minst 70 dvärggalaxer eller klotformade stjärnhopar - grupper av hundratusentals gravitationsbundna stjärnor. Romans Vintergatans bilder kan tillåta astronomer att sätta ihop ögonblicksbilder i tid för att visa stjärnors rörelser. Det kommer att hjälpa oss att lära oss om vad mörk materia – osynlig materia som vi bara kan upptäcka via dess gravitationseffekter på synliga föremål – är gjord av.
En teori antyder att mörk materia är "kall" eller består av tunga, tröga partiklar. Om så är fallet bör det klumpa ihop sig i galaxglorier, vilket skulle störa stjärnströmmar på sätt som Roman kunde se. Genom att antingen upptäcka eller utesluta dessa snedvridningar, kunde Roman begränsa kandidaterna för vad mörk materia kunde vara gjord av.
Astronomer ser också fram emot att studera stjärnströmmar i flera av Vintergatans närliggande galaxer. De är inte väl studerade i andra galaxer eftersom de är så svaga och långt borta. De är också så stora att de kan svepa runt en hel galax. Det krävs en oöverträffad panoramavy som Romans för att ta bilder som är både stora och detaljerade nog att se dem.
Särskilt svårfångade stjärnströmmar som bildades när Vintergatan hämtade stjärnor från klotformade stjärnhopar har upptäckts tidigare, men de har aldrig hittats i andra galaxer. De är svagare eftersom de innehåller färre stjärnor, vilket gör dem mycket svårare att upptäcka i andra, mer avlägsna galaxer.
Roman kan upptäcka dem i flera av våra närliggande galaxer för första gången någonsin. Uppdragets breda, skarpa, djupa syn bör till och med avslöja enskilda stjärnor i dessa enorma, mörka strukturer. I en tidigare studie publicerad i The Astrophysical Journal Pearson ledde utvecklingen av en algoritm för att systematiskt söka efter stjärnströmmar som kommer från klothopar i angränsande galaxer.
Starkenburgs nya studie kompletterar bilden genom att förutsäga att Roman borde kunna upptäcka dussintals strömmar i andra galaxer som härstammar från dvärggalaxer, vilket ger oöverträffad inblick i hur galaxer växer.
"Det är spännande att lära sig mer om vår Vintergatan, men om vi verkligen vill förstå galaxbildning och mörk materia behöver vi en större provstorlek," sa Starkenburg. "Att studera stjärnströmmar i andra galaxer med Roman kommer att hjälpa oss att se helheten." + Utforska vidare
