Formen på Vintergatans halo av det som kallas mörk materia

 

I det närliggande universum är nästan en tredjedel av skivgalaxerna (spiralgalaxerna) inte perfekta skivor utan uppvisar en skev form som liknar ett potatischips. Astronomer kallar detta fenomen för en skivförvrängning. Vintergatan, som är en typisk skivgalax har denna form.

Denna lutande, roterande galaktiska skiva liknar en snurra och genomgår denna procession på grund av vridmomentet som utövas av den omgivande halon av det vi kallar mörk materia. Mätningen av denna viktiga dynamiska parameter, både i riktning och hastighet har varit mycket omdiskuterad. Detta beror på att tidigare mätningar förlitade sig på indirekta kinematiska metoder, där de spårämnen som används utsätts för dynamiska störningar eller uppvärmningseffekter vilket kraftigt begränsar deras noggrannhet och precision.

I den nya studien användes 2 600 klassiska cepheidvariabla stjärnor (stjärnor som varierar i ljusstyrka) som upptäckts av Gaia som spårämnen tillsammans med exakta avstånds- och åldersdata från både Gaia och LAMOST. 

 Med hjälp av detta tillämpade forskarna vid University of Chinese Academy of Sciences, Peking University "motion picture" för att konstruera den tredimensionella strukturen hos Vintergatans skiva över populationer i olika åldrar. Genom att "se" hur skivvarpen utvecklas över tid fann man att varpen precessonerar i retrograd riktning med en hastighet av 2 km/s/kpc (eller 0,12 grader per miljon år). Ytterligare detaljerade mätningar visar att precessionshastigheten minskar med radiellt avstånd vilket indikerar att nuvarande halo av mörk materia som omsluter varpen är något oblat, med ett tillplattningsvärde q mellan 0,84 och 0,96.

Denna mätning utgör en viktig ankarpunkt för att studera utvecklingen av Vintergatans halo av mörk materia.

Men som vanligt vill jag lägga in att jag tvekar över existensen av mörk materia. Istället anser jag strängteorin är mer tillförlitlig. 

Nyligen publicerades studien i den internationella vetenskapliga tidskriften Nature Astronomy artikeln "A slightly oblate dark matter halo revealed by a retrograde precessing Galactic disk warp", som leds gemensamt av University of Chinese Academy of Sciences, Peking University, National Astronomical Observatory of the Chinese Academy of Sciences och Shanghai Jiao Tong University.

Bild https://kiaa.pku.edu.cn/ Den galaktiska skivvarpen "dansar graciöst" under vridmomentet från den mörka materians halo (ett konstnärligt intryck skapat av Kaiyuan Hou och Zhanxun Dong från School of Design, Shanghai Jiao Tong University)

Enorma magnetiska rotationsrörelser i Vintergatans halo

 

I en ny studiI en ny studie publicerad i The Astrophysical Journal den 10 maj har Dr. XU Jun och Prof. HAN Jinlin från National Astronomical Observatories of the Chinese Academy of Sciences (NAOC) avslöjat  enorma magnetiska rörelser i Vintergatans halo.  Dessa magnetiska rörelser är grundläggande för kosmisk strålningsutbredning och ger avgörande begränsningar för de fysiska processerna i det interstellära mediet och ursprunget till kosmiska magnetfält.

Prof. HAN, ledande forskare inom  forskningsområdet har undersökt dessa magnetfältsstrukturer längs med  spiralarmarna i den galaktiska skivan under ett långsiktigt projekt som bestått av att mäta polarisationen hos pulsarer och  Faraday-effekten (en beskrivning för interaktionen mellan ljus och ett magnetiskt fält inom fysiken). År 1997 fann HAN en slående antisymmetri av Faraday-effekterna i kosmiska radiokällor i skyn  på koordinaterna av vår galax Vintergatan, vilket visar att magnetfälten i Vintergatans halo har en roterande fältstruktur med omvända magnetfältsriktningar under och över det galaktiska planet. 

Att bestämma storleken på dessa rotationer eller styrkan av dessa magnetfält har dock varit en svår uppgift för astronomer i årtionden. Forskarna misstänkte att antisymmetrin i fördelningen av Faradays effekter i radiokällor enbart kunde produceras i det interstellära mediet i närheten av solen eftersom pulsarer och vissa närliggande radioemissionsobjekt, som finns ganska nära solen, uppvisar Faraday-effekter som överensstämmer med antisymmetrin. Nyckeln är att visa om magnetfälten i väldiga galaktiska halon har en sådan rotationstruktur utanför solens närhet.

I studien föreslog professor HAN på ett innovativt sätt att Faradays rotation från det interstellära mediet i närheten av solen skulle kunna beräknas genom mätningar av ett stort antal pulsarer, av vilka några nyligen hittats av Five-hundred Aperture Spherical radio Telescope (FAST) och sedan subtrahera dessa från resultaten av mätning mätningar av kosmiska bakgrundskällor. All mätdata från Faradays rotation under de senaste 30 åren har samlats in av Dr. XU. Genom dataanalys fann forskarna att antisymmetrin i Faraday effekt som orsakas av mediet i den galaktiska halon som finns i Vintergatans centrum till anticentrum, vilket innebär att rotation i magnetfält med en sådan udda symmetri har en enorm storlek och finns i en radie som sträcker sig från 6000 ljusår till 50000 ljusår från Vintergatans centrum.

Bild https://www.esa.in  Den här bilden är inte på Vintergatan utan på Sombrerogalaxen eller M104 och togs av NASA/ESA:s rymdteleskop Hubble. Men visar vad en galaktisk halo är.

Den galaktiska skivan visar spiralarmar som liknar Vintergatans. Ovanför och under skivan syns den galaktiska halon tydligt. Denna halo är en sfär som innehåller färre stjärnor i volym jämfört med den galaktiska skivan.

Ett halo i Fornaxklustret av galaxer

 

Fornaxhopen är en galaxhop i stjärnbilden Ugnen. Dess centrum befinner sig 65 miljoner ljusår från jorden. Här finns Fornaxgalaxen en elliptisk dvärggalax. Nyligen har ett team av astronomer ledda av Yanbin Yang vid Parisobservatoriet i Frankrike undersökt Fornaxgalaxens stjärnstruktur över ett relativt stort område (400 kvadratgrader). Detta gjordes från Gaia-insamlingen från ESA (stjärnkartor) vilkas datakvalitet möjliggjorde full täckning av och korrekta rörelsemätningar. Huvudsyftet med studien var att utforska omfattningen av den röda jättegrenen (RGB) stjärnpopulationen i denna galax.

 

"I denna studie presenterar vi en fallstudie om Fornax, med Gaia EDR3 [Early Data Release] publicerad i december 2020. Tack vare dess homogena täckning och datakvalitet kan vi utforska data över ett mycket stort område. Både täckning och kalibreringar över stora fält är svårigheter för markbaserade observationer och mosaikliknande observationer på dSphs," förklarade forskarna.

Studien identifierade en brytning i densitetsprofilen för Fornax vilket avslöjade en betydande komponent i denna galax som liknar ett stjärnhalo på grund av dess nästan symmetriska morfologi. Den sträcker sig utåt till 17600 ljusår och dess massa uppskattas till cirka 10 procent av galaxens massa. Något som ger indikationer på att Fornax-galaxen kan sträcka sig ännu längre ut i universum.

Astronomerna antar att den förlängda stjärnhallon kan bero på en tidigare stor expansionstakt av stjärnor i Fornax. Detaljerad numerisk modellering kommer dock att krävas för att bekräfta denna hypotes. Forskarna tillade att ett sådant scenario förutsätter att Vintergatans halo är eller var fyllt av diffus och joniserad gas i det som kallas det cirkumgalaktiska mediet (CGM) historiskt. Något som inte bevistats.

Forskarna noterade att deras upptäckt kan få konsekvenser för vår förståelse av andra dvärggalaxer av liknande slag i Vintergatan.

Bild vikipedia. VLT (Very Large Telescop ESA teleskop i Chile) Undersökning teleskopbild av Fornax Galaxkluster.