Vintergatan kanske klarar sig från kollision med Andromedagalaxen

 

Bild  wikipedia på Andromedagalaxen.

1912 upptäckte astronomer att Andromedagalaxen som då troddes vara en nebulosa vara på väg mot oss. Ett århundrade senare kunde astronomer med hjälp av NASA:s rymdteleskop Hubble mäta Andromedas rörelse i sidled och fann att den rörelsen var så försumbar att en eventuell frontalkollision med Vintergatan verkade bevisad. En sammanstötning mellan Vintergatan och Andromeda skulle utlösa en eldstorm av stjärnbildningar, supernovor och kanske kasta vår sol in i en ny omloppsbana. Datorsimuleringar har visat att det var en oundviklig kollision.

Men nu visas i en ny studie med data från Hubble och Europeiska rymdorganisationen ESA:s (ESA) rymdteleskop Gaia att det inte går så snabbt som man ansett eller kanske  det aldrig sker. Forskare som kombinerade observationer från de två rymdobservatorierna undersökte den gamla förutsägelsen om en kollision mellan Vintergatan och Andromeda och fann att den är mycket mindre oundviklig än vad astronomer tidigare ansett.

– Vi har den mest omfattande studien av den här frågan i dag och den tar hänsyn till alla osäkerheter i observationerna historiskt, beskriver Till Sawala, astronom vid Helsingfors universitet i Finland huvudförfattare till studien som publicerats nyligen i tidskriften Nature Astronomy. 

I hans team ingick forskare vid Durham University, Storbritannien; Universitetet i Toulouse, Frankrike; och University of Western Australia. Teamet fann att det är ungefär 50-50 chans att de två galaxerna kolliderar inom de närmaste 10 miljarder åren. De baserade denna slutsats på datorsimuleringar med hjälp av senast observationsdata. I ungefär hälften av simuleringarna kretsar de två galaxerna förbi varandra på ett avstånd av ungefär en halv miljon ljusår eller mindre och kolliderar inte (avståndet kan jämföras med fem gånger Vintergatans diameter).

De rör sig från varandra men kommer sedan tillbaka och sammanslås så småningom i en avlägsen framtid. Detta sker genom gradvis nedgång av och närmande av deras omloppsbanor orsakats av en process som kallas dynamisk friktion mellan de stora halos av mörk materia som omger varje galax och kollisionen sker aldrig utan en lugn sammanslagning sker (eventuellt inget är säkert) en gång i framtiden.

I de flesta andra fall kommer galaxerna inte ens tillräckligt nära för att dynamisk friktion ska ske. I det här fallet kan de två galaxerna fortsätta sin omloppsvals under mycket lång tid ännu.

De nya resultaten lämnar dock fortfarande en liten risk på cirka 2 procent för en frontalkollision mellan galaxerna om 4 till 5 miljarder år. Men i denna avlägsna framtid tvivlar jag på att människan finns kvar. Om någon form av intelligens då finns på Jorden och kan observera om det sker, det låter jag läsaren själv ta en egen ställning till.

Fyra tidigare okända stjärnhopar har hittats

 

Bild https://english.cas.cn/newsroom De fyra nyligen rapporterade ursprungliga öppna klustergrupperna (G1–G4). De blå, gröna, röda och orange punkterna representerar OC-grupperna G1, G2, G3 respektive G4. De svarta pilarna betecknar den tangentiella hastigheten för dem OC, med pillängder som skalas proportionellt enligt den röda referenspilen i det övre högra hörnet. (Bild av XAO)

I en ny studie av forskare vid Xinjiang Astronomical Observatory (XAO) vid den kinesiska vetenskapsakademin, i samarbete med Shanghai Astronomical Observatory, Yunnan Observatories och University of Heidelberg har identifierats fyra tidigare okända ursprungliga öppna stjärnhopar (OC) i Vintergatan.

 Öppna stjärnhopar är lösa sammansättningar av stjärnor som kommit till i samma stora molekylmoln (GMC) och de anses vanligtvis bildas isolerat. De nu upptäckta OC-grupperna består dock av flera stjärnhopar som härstammar från samma GMC, bildade genom sekventiella stjärnbildningsprocesser. Två av dessa grupper, märkta G1 och G2, verkar ha bildats via en hierarkisk mekanism utlöst av flera supernovaexplosioner (SN).

Med hjälp av högprecisionsdata från Gaia-satelliten identifierade forskarna OC-grupperna genom att analysera korrelationer i tredimensionella (3D) positioner, hastigheter och åldrar. G1 och G2 uppvisar distinkta ringliknande och bågliknande former vilket tyder på externa komprimeringshändelser.

Studien har publicerats i den vetenskapliga tidskriften Astronomy & Astrophysics. 

Kartläggning av vintergatans centrum ”Central Molecular Zone” (CMZ)

 

Bild https://today.uconn.edu  En långvågig infraröd Herschel-bild av vår galax CMZ (Central Molecular Zone) avslöjar en ljus och tät ring av molekylär gas och stoft som omger det supermassiva svarta hål, SgrA* i centrum av Vintergatan. Bilden avslöjar hur vi ser galaxens centrum sett från jorden. Forskarna i 3-D CMZ-projektet använde denna data, plus radio-, infraröd- och submilleterdata för att kvantifiera sannolikheten för att varje moln här befinner sig antingen framför eller bakom SgrA*.

 Forskarna använde sedan dessa sannolikheter till att testa nuvarande teorier om 3D-strukturen i vintergatans centrum och till att presentera en ny modell av 3D-strukturen i CMZ. Bilden visar Herschel-data för de inre 7 graderna av galaxen där rött visar 350 mikron emission, grönt 160 mikron och blått 70 mikron emission. På detta ungefärliga avstånd från Vintergatans centrum visar den här bilden ungefär att det inre  är1 kpc (cirka 3 200 ljusår) medan själva CMZ ligger runt vintergatans inre i en storlek av 550 pc ( är cirka 1 800 ljusår).

Jorden finns ungefär 26 000 ljusår från ett aktivt område i Vintergatan som kallas den centrala molekylzonen (CMZ). Detta område innehåller ledtrådar om hur stjärnor bildas, hur energi rör sig genom vår galax och kanske detaljer om mörk materia.

Att analysera detta område är dock utmanande då vi inte har en tydlig bild av Vintergatan uppifrån och ner (genom att vi finns på jorden och finns i fel vinkel för att se detta). UConn's Milky Way Laboratory under ledning av docent Cara Battersby vid institutionen för fysik vid university of Connecticut, presenterar sin omfattande analys och 3-dimensionella top-down-modell av CMZ i en serie av fyra artiklar i Astrophysical Journal.  

En fråga som Battersby är intresserad av att kunna mer om är hur Vintergatans supermassiva svarta hål, kallat Sagittarius A, fungerar när och hur detta  aktivt samlar på sig material. Som en galaktisk vägstation kontrollerar CMZ när och om material dras mot det svarta hålet. Att göra direkta observationer för att svara på denna fråga är knepigt eftersom det i CMZ finns massor av gas, stoft och stjärnor, tillsammans med det faktum att vi är mycket långt borta och bara kan se det från sidan.

Det första steget blev att sammanställa en omfattande katalog över strukturer i CMZ och att mäta deras fysikaliska och kinematiska egenskaper, såsom massa, radier, temperatur och hastighetsdispersion. Detta beskrivs i artikel ett och två.

Artikel tre fokuserar på radiovåglängder av ljus och fokuseras på de molekylmoln som absorberar radiovåglängderna.

Artikel fyra fokuseras på utrotning av stoft och damm i infrarött ljus och beskriver noggrant en teknik för att mäta "skuggan" baserat på molnets egenskaper och därigenom kvantifiera sannolikheten för att detta befinner sig antingen framför eller bakom Vintergatans centrum, beskriver Battersby.

Doktorand Dani Lipman vid samma institution håller för närvarande på att utarbeta artikel fem och påtalar att denna syftar till att kombinera alla tillgängliga data för att bestämma den mest sannolika positionen för ett givet moln framför eller bakom Sagittarius A*. Dessa positioner kan sedan användas  för att hitta en bäst passande top-down-modell för CMZ. Modellen uppdateras och förbättras kontinuerligt i takt med att mer data blir tillgängligt.

Utforskning Vintergatans magnetiska turbulens gjort med hjälp av en ny datormodell

 

Bild https://www.artsci.utoronto.ca  En sammansatt fantombild av Vintergatan (infälld) en högupplöst simulering av galaktisk turbulens med magnetfältslinjer i vitt. Foto: ESA/Webb, NASA & CSA, J. Lee och PHANGS-JWST-teamet; Erkännande: J. Schmidt; Simulering: J. Beattie.

Turbulens är  ett av de största olösta problemen inom klassisk mekanik", beskriver James Beattie, postdoktoral forskare vid Canadian Institute for Theoretical Astrophysics (CITA) vid fakulteten för  Arts & Science vid University of Toronto och som även har en delad tjänst vid Princeton University.

"Detta trots att turbulens finns överallt: från virvlande mjölk i en kaffekopp till kaotiska flöden i hav, solvind, interstellärt medium, till plasmat mellan galaxer.

– Den viktigaste skillnaden i astrofysikaliska miljöer är närvaron av magnetfält, som i grunden förändrar karaktären hos turbulenta flöden, beskriver Beattie.

Beattie är huvudförfattare till en ny artikel i tidskriften Nature Astronomy som beskriver den datorsimulering som han och hans medarbetare har utvecklat för att i aldrig tidigare skådad detalj studera magnetism och turbulens i det interstellära mediet (ISM). Det stora hav av gas och laddade partiklar som finns mellan stjärnorna i Vintergatan.

Modellen är den mest kraftfulla hittills och krävde samma beräkningskapacitet som superdatorn SuperMUC-NG vid Leibniz Supercomputing Centre i Tyskland kan ge. https://doku.lrz.de/supermuc-ng-10745965.html

Även om det finns mycket färre partiklar i den interstellära rymden än i experiment med ultrahögt vakuum på jorden är  rörelserna tillräckliga för att generera ett magnetfält, inte olikt hur rörelsen av vår planets smälta kärna genererar jordens magnetfält.

Och även om det galaktiska magnetfältet är några miljoner gånger svagare än en kylskåpsmagnet är det ändå en av de krafter som formar kosmos.

Den största versionen av Beatties datamodell visar en kub med 10 000 enheter på en sida som ger mycket större detaljrikedom än tidigare modeller. Förutom den höga upplösningen är modellen skalbar och kan som mest simulera en rymdvolym på cirka 30 ljusår på sidan. Som mest kan den skalas ner med en faktor på cirka 50

I sin största storlek kan modellen förbättra vår förståelse av Vintergatans totala magnetfält. När den skalas ner kan den hjälpa astronomer att bättre förstå mer "kompakta" processer som solvinden då den strömmar ut från solen och i hög grad påverkar jorden.

På grund av sin högre upplösning har modellen också potential att ge en djupare förståelse för hur stjärnor bildas. ”Vi vet att magnetiskt tryck motverkar stjärnbildning genom att trycka utåt mot gravitationen när gravitationen försöker kollapsa en stjärnbildande nebulosa” beskriver Beattie. "Nu kan vi kvantifiera i detalj vad vi kan förvänta oss av magnetisk turbulens på den typen av skalor."

Förutom den högre upplösningen och skalbarheten markerar modellen också ett betydande framsteg genom att simulera de dynamiska förändringarna i densiteten hos ISM (interstellärt medium) från ett otroligt litet vakuum till  den högre densitet som finns i stjärnbildande nebulosor.

För att läsa mer om hur Beattie arbetat läs  artikeln, "The spectrum of magnetized turbulence in the interstellar medium",  författad av Beattie  med flera forskare från Princeton University; Australiska nationella universitet; Australian Research Council Center of Excellence in All Sky Astrophysics; Universität Heidelberg; Centrum för Astrofysik, Harvard & Smithsonian; Harvarduniversitetet; och Bayerns akademi för vetenskap och humaniora.

Ett stort gasmoln bestående av väte har upptäckts i vårt närområde

 

Bild https://www.rutgers.edu Illustratörs föreställning om hur Eos molekylmoln ser se ut på himlen om det var synligt för blotta ögat. NatureLifePhoto/Flickr (New York Citys silhuett), Burkhart et al. 2025

Det halvmånformade gasmolnet kallat Eon finns cirka 300 ljusår från jorden. Det finns på kanten av den lokala galaxbubblan, ett stort gasfyllt hålrum i rymden som omger hela vårt solsystem. Forskare uppskattar att Eos som molnet betecknas har en enorm projektion på himlen och mäter i storlek av cirka 40 månar i skyn och består av en massa av cirka 3400 gånger solens massa. Teamet använde datamodellanalys som visade att molnet förväntas avdunstat bort (skingras) om 6 miljoner år.

"Användningen av teknik för att söka på ultraviolett fluorescensområdet  kan ge oss förståelse om universum och avslöja dolda moln i vintergatan och tillbaka mot de mest detekterbara gränserna av den kosmiska gryningen", beskriver Thavisha Dharmawardena, NASA Hubble Fellow vid New York University en av studiens huvudförfattare.

Eos upptäcktes i data som samlats in av en spektrograf kallad FIMS-SPEAR (en beteckning för fluorescerande avbildande spektrograf) som sökte i ultraviolett ljus Instrumentet finns på den koreanska satelliten STSAT-1. En ultraviolettbildande spektrograf bryter ner ultraviolett ljus som sänds ut av materia i dess våglängder, precis som ett prisma gör med synligt ljus vilket skapar ett spektrum som forskare sedan kan analysera.

Resultatet hade släppts redan offentligt 2023 när Burkhart stötte på det.

"Det var som att det bara väntade på att bli analyserat på nytt", påtalar hon.

Studien belyser vikten av innovativa observationstekniker för att öka förståelsen av kosmos, beskriver Burkhart. Hon noterade att Eos domineras av molekylär vätgas men är mestadels "CO-mörk" vilket innebär att den inte innehåller mycket av materia och inte avger den karakteristiska signatur som detekteras med konventionella metoder. Det förklarar hur Eos undgick att hittas under så lång tid.

"Berättelsen om kosmos är en berättelse om omorganiseringen av atomer under miljarder år", beskriver Burkhart. – Det väte som för närvarande finns i Eos-molnet existerade vid tiden för Big Bang och kom så småningom in i vår galax och samlades i närheten av solen. Så det har varit en lång resa på 13,6 miljarder år för de här väteatomerna i Eosmolnet.

Starka magnetfälts effekt på stjärnbildning

 

Bild https://webbtelescope.org I centrum av vintergatan ses enorma vertikala trådliknande strukturer i MeerKAT:s radiodata ett eko av det som Webbteleskopet fångat i mindre skala i infrarött i ett blågrönt vätemoln. Astronomer tror att det är de starka magnetfälten i galaxens hjärta som formar filamenterna.

I centrum av Vintergatan finns stjärnbildningsområdet Sagittarius C. Trots mängden av råmaterial här bildas inte så många stjärnor här som man skulle kunna förvänta sig. I två nya studier där NASA:s James Webb Space Telescope använts för att undersöka stjärnbildning i denna miljö som finns relativt nära det supermassiva svarta hålet i Vintergatans centrum 200 ljusår bort från oss.

 Uppföljningsanalysen av en bild från 2023 av Sagittarius C-stjärnbarnkammaren i hjärtat av vår galax Vintergatan, fångad av NASA:s James Webb Space Telescope har visat utkastningar från protostjärnor som håller på att bildas och insikter om hur starka magnetfält påverkar interstellär gas och stjärnornas livscykel.

"En stor fråga i den centrala molekylzonen i vår galax finns mycket tät gas och kosmiskt stoft och stjärnor bildas i sådana moln, men varför tillkommer då så få stjärnor här?" frågar sig astrofysikern John Bally vid University of Colorado Boulder, en av de ledande forskarna i studien. Nu ser vi för första gången direkt att starka magnetfält kan spela en viktig roll för att undertrycka stjärnbildning.

Detaljerade studier av stjärnor i detta trånga, dammiga område har varit begränsat, men Webbs avancerade instrument för kortvågigt infrarött ljus har gjort det möjligt för astronomer att se in i molnen och studera unga stjärnor.

"Den extrema miljön i Vintergatans centrum är en fascinerande plats  att testa teorier om stjärnbildning och den infraröda kapaciteten hos NASA:s James Webb Space Telescope ger möjlighet att bygga vidare på tidigare observationer från markbaserade teleskop som ALMA (finns i Chile) och MeerKAT (finns i sydafrika)", beskriver Samuel Crowe, en annan av huvudforskarna i forskningen, en senior student vid University of Virginia och en 2025 Rhodes Scholar.

Bally och Crowe har skrivit en artikel som publicerats i The Astrophysical Journal. I Sagittarius C:s ljusaste stjärnhop bekräftade forskarna den preliminära upptäckten från Atacama Large Millimeter Array (ALMA) att två massiva stjärnor håller på att bildas här. Tillsammans med infraröda data från NASA:s pensionerade rymdteleskop Spitzer och SOFIA-uppdraget (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy), samt Herschel Space Observatory, använde de Webb för att kunna se att var och en av de massiva protostjärnorna redan innehåller mer än 20 gånger solens massa.

Webb avslöjade också de ljusa utflödena från varje protostjärna. Utflöden från stjärnor som håller på att bildas i Sagittarius C har antytts i tidigare observationer men det här är första gången vi har kunnat bekräfta det i infrarött ljus. Det är väldigt intressant att se men det finns mycket vi inte vet om stjärnbildning, särskilt i den centrala molekylzonen, beskriver Crowe.

Webbs Bild från 2023 av Sagittarius C visade dussintals distinkta filament i ett område av het väteplasma som omger det huvudsakliga stjärnbildande molnet. En ny analys som Bally och hans forskarlag har gjort har lett dem till hypotesen att filamenten formas av magnetfält som också tidigare har observerats av de markbaserade observatorierna ALMA och MeerKAT (tidigare Karoo Array Telescope).

– Rörelsen av gas som virvlar runt i de extrema tidvattenkrafterna i Vintergatans supermassiva svarta hål, Sagittarius A*, kan sträckas ut och förstärka de omgivande magnetfälten. Dessa fält formar i sin tur plasmat i Sagittarius C, beskriver Bally.

En möjligt skrämmande framtid för Vintergatan

 

Bild https://www.ras.ac.uk  De gigantiska radiojetstrålarna  sträcker sig över sex miljoner ljusår från ett enormt supermassivt svart hål i hjärtat av spiralgalaxen J23453268−0449256. Bilden är en avbildning av det indiska radioteleskopen Giant Metrewave RadioTelescope  Kredi Bagchi och Ray et al/Giant Metrewave RadioTelescope. Typ av licens Attribution (CC BY 4.0) 

 En skrämmande inblick i ett potentiellt öde även för Vintergatan har upptäckts. En kosmisk anomali som utmanar vår förståelse av universum.

Ett internationellt team av astronomer under ledning från CHRIST University i Bangalore i Indien har upptäckt att i spiralgalaxen 2MASX J23453268−0449256 som är tre gånger större än Vintergatan och finns nästan en miljard ljusår från jorden finns ett supermassivt svart hål som är miljarder gånger större än solens massa och från vilket utsänds kolossala radiostrålar som sträcker sig sex miljoner ljusår tvärs över.

Galaxen är en av de störst kända spiralgalaxer vi känner till och vänder upp och ner på den konventionella uppfattningen om spiralgalaxers utveckling eftersom sådana kraftfulla jetstrålar från ett svart hål nästan uteslutande finns i elliptiska galaxer inte i spiralgalaxer.

Det betyder också att Vintergatans svarta hål potentiellt skulle kunna skapa liknande energirika jetstrålar i framtiden och med den kosmiska strålningen, (gammastrålning och röntgenstrålning) skulle det ge förödelse i vårt solsystem på grund av ökad strålning och ha potentialen att orsaka ett massutdöende på jorden och övriga eventuella planeter i vintergatan som har liv.

Med hjälp av observationer från rymdteleskopet Hubble och Giant Metrewave Radio Telescope upptäcktes fenomenet. 2MASX J23453268−0449256 har behållit sin lugna natur med väldefinierade spiralarmar, en lysande kärnstång och en ostörd stjärnring fastän den hyser ett av de mest extrema svarta hål som någonsin observerats i en spiralgalax.

Något som gör gåtan än större är att galaxen är omgiven av en stor gloria av het röntgenavgivande gas vilket ger viktiga insikter i galaxens historia. Även om denna halo långsamt svalnar med tiden fungerar det svarta hålets jetstrålar som en kosmisk ugn och förhindrar att nya stjärnor att bildas trots att det finns gott om stjärnbildande material.

Kan det vara så att glorian av het röntgenstrålning från gasen i halon en gång kom ur det svarta hålet eller att den är källan till strålarna av i dag från det svarta hålet? Som jag tolkar det kan strålningen i glorian och röntgenstrålarna från det svarta hålet visa en galax med miljarder planeter och solsystem men där ingen stjärnbildning ingen förnyelse görs att inget liv på de oräkneliga planeter som finns här existerar. En steril galax.

Forskargruppen upptäckte också att J23453268−0449256 innehåller 10 gånger mer mörk materia än Vintergatan vilket ses som avgörande för stabiliteten i dess snabbt snurrande skiva.

Genom att avslöja en aldrig tidigare skådad balans mellan mörk materia, svarta håls aktivitet och galaktisk struktur öppnar studien nya gränser inom astrofysik och kosmologi.

Studien, som har publicerats i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 

ALMA-teleskopet har upptäckt "rymdtornados" runt Vintergatans centrum

 

Bild https://www.almaobservatory.org Astronomer avslöjade starka magnetiska fält som snurrar i spiralform vid kanten av det svarta hålet i Vintergatan.

Ett internationellt forskarlag har använt ALMAtelekopets höga upplösning och känslighet till att kartlägga distinkta spektrallinjer i molekylmolnen i Vintergatans centrum. Forskarlaget under ledning av Kai Yang (Shanghai Jiao Tong University)  hade som avgränsning en ny typ av lång, smal trådliknande struktur i en betydligt känsligare skala än de man tidigare undersökt. Den dynamiska interaktionen i denna turbulenta miljö och de tunna trådliknande strukturer som produceras här ger en mer komplett bild av de cykliska processerna inom CMZ (den centrala molekylzonen i vintergatans centrum).

– När vi såg på ALMA:s bilder som visade utflödena såg vi att dessa långa och smala trådliknande strukturer var förskjutna från alla stjärnbildningsområden här. Till skillnad från alla fenomen vi känner till överraskade dessa trådliknande strukturer oss. Sedan dess har vi funderat på vad de är", sammanfattade Yang. Dessa "smala trådliknande strukturer " var ett oväntat, slumpartat fynd i emissionslinjerna för SiO  (kiselmonoxid) och åtta andra molekyler. Deras siktlinjehastigheter är koherenta och inkonsekventa med utflöden. Således passar de inte in i profilen för andra tidigare upptäckta typer av täta gastrådar Dessutom visar trådliknande strukturer inget samband med stoftutsläpp och verkar inte vara i hydrostatisk jämvikt.

– Vår forskning bidrar till det fascinerande landskapet i Vintergatan genom att avslöja dessa tunna filament som en viktig del av materialcirkulationen. Vi kan föreställa oss dem som rymdtornados: de är våldsamma strömmar av gas som försvinner efter en kort tid och de ger material till miljön på ett effektivt sätt, beskriver Xing Lu, forskningsprofessor vid Shanghais astronomiska observatorium och korresponderande författare till forskningsartikeln (se nedan).

Yangs team rapporterar att det fortfarande är okänt hur dessa smala filament initialt uppstår, men chockprocesser framstår som en trolig förklaring. Denna slutsats är baserad på flera viktiga observationer: rotationsövergången för SiO 5-4 som setts i ALMA:s observationer, närvaron av CH3OH-filament och den relativa förekomsten av komplexa organiska molekyler i dessa trådliknande strukturer.

– ALMA:s höga vinkelupplösning och extraordinära känslighet var avgörande för att upptäcka de molekylära linjeemissioner som associeras med de tunna filamenten och för att bekräfta att det inte finns något samband mellan dessa strukturer och stoftutsläpp, beskriver Yichen Zhang, professor vid Shanghai Jiao Tong University och korresponderande författare till forskningsartikeln. "Vår upptäckt markerar ett betydande framsteg genom att detektera dessa trådliknande strukturer  på en mycket finare 0,01-parsec-skala för dessa stötar."

Detta genombrott ger en mer detaljerad bild av de dynamiska processer som äger rum i CMZ och antyder en cyklisk process av materialcirkulation. För det första fungerar chocker som en mekanism för att skapa dessa smala filament, vilket frigör SiO och flera komplexa organiska molekyler som CH3OH, CH3CN och HC3N i gasfasen och det interstellära mediet. Sedan försvinner de smala filamenten för att tanka det utbredda stötutlösta materialet i CMZ. Slutligen fryser molekylerna till stoftkorn, vilket resulterar i en balans mellan utarmning och påfyllning. Om de smala trådliknande strukturer finns i hela CMZ lika rikligt som i detta prov, skulle det finnas en cyklisk balans mellan utarmning och påfyllning.

– SiO är för närvarande den enda molekylen som uteslutande spårar chocker, och SiO 5-4-rotationsövergången kan bara detekteras i chockade områden med relativt höga densiteter och temperaturer. Detta gör det till ett särskilt värdefullt verktyg för att spåra chockinducerade processer i de täta områdena i CMZ, säger Yang.

 Resultaten av denna studie är publicerad i Astronomy & Astrophysics 

Upptäckt: Ett solsystem som snabbt rör sig genom Vintergatan

 Bild https://www.nasa.gov  En illustratör visualiserar stjärnor nära mitten av  Vintergatan. Var och en har ger ett färgglatt spår som anger dess hastighet, ju längre och rödare spåret är desto snabbare rör sig stjärnan. NASA-forskare upptäckte nyligen en mycket snabb stjärna, visualiserad nära centrum i denna bild med en planet i omloppsbana. Om fyndet bekräftas sätter paret ett rekord för det i hastighet snabbast kända exoplanetsystemet. NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (Caltech-IPAC)

Astronomer kan ha upptäckt en stjärna som rusar genom centrum av vintergatan tillsammans med en planet i omloppsbana. Om fyndet bekräftas sätter detta solsystem ett nytt rekord som det snabbast rörliga solsystemet som hittats. Hastigheten är nästan dubbelt så stor som vårt solsystems hastighet genom Vintergatan.

Planetsystemet tros röra sig i en hastighet av minst 540 kilometer per sekund.

"Vi tror att det här är en så kallad super-Neptunus-värld som kretsar kring  stjärnan med låg massa på ett avstånd från sin stjärna som kan jämföras med Venus eller jordens omloppsbanor om den befunnits i vårt solsystem", beskriver Sean Terry, postdoktoral forskare vid University of Maryland, College Park och NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. Eftersom stjärnan är ljussvag (liten o inte så het)  är planeten långt utanför guldlockszonen. 

Om fyndet bekräftas kommer den att vara den första planet som någonsin hittats i omloppsbana runt en hyperhastighetsstjärna, beskriver han.

Stjärnan är cirka 24 000 ljusår bort, vilket placerar den i Vintergatans centrala nav där stjärnorna är tätt packade. Genom att jämföra stjärnans position 2011 och 2021 beräknade teamet dess höga hastighet. "För att vara säkra på att stjärnan är en del av den orsakade ljussignalen  som man först fann 2011 (som gjorde att den hittades), skulle vi vilja titta igen om ett annat år och se om den rör sig i samma hastighet och riktning för att bekräfta att den kom från den punkt där vi först upptäckte signalen", beskriver Bennett.

En artikel som beskriver resultatet av studien, ledd av Terry, publicerades i The Astronomical Journal den 10 februari. 

Strukturen av två molekylmoln i Vintergatans centrum

Bild wikipedia. Vintergatsbandet i riktning mot Skyttens stjärnbild.

Fysikforskare Danya Alboslani '24 (CLAS) vid University of Connecticut och forskare postdoktor Samantha Brunker, medverkande vid Milky Way Laboratory under ledning av docent i fysiker docent Cara Battersby har utvecklat en ny röntgentomografimetod för att konstruera 3D-kartor över två molekylmoln i Vintergatans centrum som kallas "Stone" och "Sticks" molnen. Kartorna är de första renderingarna någonsin av molekylmoln i galaxens centrum i tre rumsliga dimensioner.

"Molnen absorberar röntgenstrålar som kommer från Sgr A* (det svarta hålet i centrum av galaxen) och sänder sedan ut röntgenstrålar i alla riktningar. En del av dessa röntgenstrålar kommer mot oss och det finns en mycket specifik energinivå i den neutrala järnlinjen på 6,4 elektronvolt som har visat sig korrelera med de täta delarna av molekylär gas, beskriver Alboslani. "Om du föreställer dig ett svart hål i mitten som producerar dessa röntgenstrålar som strålar utåt och så småningom interagerar med ett molekylmoln i CMZ (Central Molecular Zone)  kommer det med tiden att belysa olika delar av molnet, så vad vi ser är en skanning av molnen."

Vintergatans centrum är fyllt med stora mängder stoft vilket gör att det synliga ljuset kan vara skymt, men röntgenstrålningen som sänds ut av Sgr A* under intensiva ackretionshändelser kan ses. 

Alboslanis artikel fokuserar på Stone-molnet medan Brunkers artikel visar Sticks - molnet. – Den övergripande morfologiska överensstämmelsen och i synnerhet associationen mellan de tätaste områdena i både röntgen- och molekyllinjedata är slående och det är första gången det har visats i så liten skala, beskriver Brunker.

Alboslani och Brunker använde insamlad data från NASA:s Chandra X-ray Observatory som sträcker sig över två decennier för att skapa sina 3D-modeller av de molekylära molnen Stone och Sticks. Battersby förklarar att även om vi vanligtvis bara ser två rumsliga dimensioner av objekt i rymden, gör röntgentomografimetoden det möjligt för oss att mäta den tredje dimensionen av molnet och se hur röntgenstrålarna lyser upp enskilda delar av molnet över tid. "Vi kan använda tidsfördröjningen mellan belysningar för att beräkna den tredje rumsliga dimensionen eftersom röntgenstrålar färdas med ljusets hastighet", förklarar Battersby.

Alboslani beskrev denna forskning i sin presentation "X-ray echoes from Sgr A* reveal the 3D structure of molecular clouds in the Galactic Center" vid det 245:e mötet för American Astronomical Society (AAS) i National Harbor, Maryland den 14 januari. Två manuskript har även skickats in till AAS Journals och kommer att finnas tillgängliga den 14 januari kl. 20:00 EST.

En galax som ser ut som Vintergatan gjorde under sin första tid

 

Bild https://webbtelescope.org/  Firefly Sparkle Galaxy och följeslagare i galaxhopen MACS J1423

I bilden ovan ses 10 distinkta stjärnhopar (se you tubefilm här om fenomenet) som rör sig likt eldflugor i bilden från NASA:s James Webb Space Telescope. De ses ingå i en kokong av diffust ljus som sänds ut av andra stjärnor som är utspridda runt dem. Galaxen har beteckningen Firefly Sparkle och blev till cirka 600 miljoner år efter big bang.

Forskare som analyserade Webbs bilder och data drog slutsatsen att Firefly Sparkle har samma massa som vår galax Vintergatan skulle haft om vi kunde "vrida tillbaka tiden" för att väga den när den höll på att bildas.

Analysen är möjlig genom en naturlig effekt som kallas gravitationslinsning som gör det möjligt för forskare att "zooma in" på extremt avlägsna objekt som är perfekt anpassade till Webbs vy. I kombination med teleskopets bilder och data i kortvågigt infrarött ljus kan astronomer studera avlägsna objekt i häpnadsväckande detalj.

Gravitationslinsing innebär att ett massivt föremål förstorar eller förvränger ljuset från föremål som ligger bakom det. Till exempel kan det kraftfulla gravitationsfältet i en massiv galaxhop böja ljusstrålarna från mer avlägsna galaxer, precis som en kameralins böjer ljus för att bilda en bild. 

”Utan den här gravitationslinsingen skulle vi inte kunna se galaxdetaljer i teleskopet", beskriver Kartheik Iyer, en av huvudförfattarna vid NASA Hubble Fellow vid Columbia University i New York.

"Vi visste att vi kunde förvänta oss det baserat på nuvarande fysik, men det är förvånande att vi faktiskt såg det." Beskriver en av medförfattarna till artikeln Lamiya Mowla biträdande professor vid Wellesley College i Massachusetts det.  En artikel publicerades den 11 december 2024 i tidskriften Nature om fyndet.

En magnetisk Halo i Vintergatan

 

Bild wikipedia Galaktisk halo

Ett galaktisk halo är ett område i en galax utanför galaxskivan där stjärnhopar och olika objekt roterar runt galaxens centrum. De objekt som hittats i den galaktiska halon är klotformiga stjärnhopar och tunn gas. Dessa galaktiska halo finns enbart runt spiralgalaxer som Vintergatan

I en ny studie ledd från National Institute for Astrophysics (INAF), och med bidrag från Marijke Haverkorn vid Radboud University, har avslöjats viktiga insikter om Vintergatan och dess magnetiska galaktiska halo. Upptäckten utmanar tidigare modeller av galaxers struktur och utveckling. Forskare har identifierat flera magnetiserade strukturer som sträcker sig långt över och under det galaktiska planet (och når  över 16 000 ljusår eller 150 kvadriljoner kilometer), vilket avslöjar ett av ursprungen till de så kallade eROSITA-bubblorna, som drivs i stor skala av intensiva utflöden av gas och energi som genereras av stjärnors utplånande som supernova. 

Anmärkningsvärt nog sträcker sig dessa bubblor - observerade av eROSITA-satelliten (ett röntgenteleskop ombord på den rysk-tyska rymdmissionen Spectr-Roentgen-Gamma SRG) - över himlen från horisont till horisont vilket ger de första detaljerade mätningarna av Vintergatans magnetiska halo.

Studien avslöjar att magnetfälten i dessa bubblor är mycket väl organiserade och bildar tunna trådliknande strukturer. Dessa filament sträcker sig upp till cirka 150 gånger fullmånens diameter vilket visar deras enorma skala. Filamenten är besläktade med de varma vindarna med en temperatur på ca 3,5 miljoner Celsius, som kastas ut från den galaktiska skivan och finns i stjärnbildande områden.

He-Shou Zhang, artikelns huvudförfattare och forskare vid INAF, betonar att "våra resultat visar att intensiv stjärnbildning i gränsen av galaxens centra bidrar avsevärt till dessa expansiva, flerfasiga utflöden". – Det här arbetet ger de första detaljerade mätningarna av magnetfälten i Vintergatans röntgenavgivande halo och avslöjar nya kopplingar mellan stjärnbildning och galaktiska utflöden. Våra resultat visar att de magnetiska åsar vi observerade inte bara är slumpmässiga strukturer utan har samband med de stjärnbildande områdena i vår galax.

Studieresultatet publicerades i dagarna i Nature Astronomy.

Webbteleskopet undersöker vad som finns i Vintergatans yttre områden.

 

Bild https://science.nasa.gov Forskare har använt NASA:s James Webb Space Telescope för att undersöka utvalda stjärnbildande områden i de yttre av Vintergatan i kort- och mellaninfrarött ljus. Inom ett stjärnbildningsområde här känt som Digel Cloud 2S, observerades  unga, nybildade stjärnor och långa jetstrålar av material som utgick därifrån. Den av Webbteleskopet tagna bilden visar även  många galaxer och röda nebulösa (gasstrukturer) i regionens bakgrund. I bilden ses färger i olika filter från Webbs MIRI och NIRCam: rött (F1280W, F770W, F444W), grönt (F356W, F200W) och blått (F150W; F115W).

NASA, ESA, CSA, STScI, M. Ressler (JPL).

Ett team av forskare använde Webbs NIRCam (Near-Infrared Camera) och MIRI (Mid-Infrared Instrument) för att avbilda utvalda områden inom två molekylmoln som kallas Digel Clouds 1 och 2. Med sin höga grad av känslighet och höga upplösning upplöste Webb-datan dessa områden som innehåller stjärnhopar där stjärnbildning pågår i en aldrig tidigare skådad detaljrikedom. Detaljer i datan inkluderar komponenter i hopen, såsom mycket unga protostjärnor, utflöden och jetstrålar, samt distinkta nebulosastrukturer.

Dessa Webb-observationer som kom utifrån teleskoptid som tilldelats Mike Ressler vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien gjorde det möjligt att studera stjärnbildning i Vintergatans yttre på samma detaljnivå som observationer av stjärnbildning i vårt eget grannskap i galaxen.

I Digel Cloud 2S finns en hop nybildade stjärnor 58000 ljusår från Vintergatans centrum galaxen här är relativt fattigt på grundämnen tyngre än väte och helium. Denna sammansättning gör att de liknar dvärggalaxer och vår egen Vintergata under dess tidiga historia. Detta var anledningen till att teamet tog tillfället i akt att använda Webb för att fånga aktiviteten som sker i fyra hopar av unga stjärnor i Digels moln 1 och 2: Områdena benämns 1A, 1B, 2N och 2S.

I Cloud 2S fångade Webb huvudhopen där som innehåller unga nybildade stjärnor. Detta molekyltäta område är ganska aktivt eftersom flera stjärnor sänder ut långsträckta jetstrålar av materia från sina poler. Dessutom upptäckte forskarna att ett underkluster kunde finnas i molnet något man även misstänkt skulle finnas här.

"Vi vet från studier av andra närliggande stjärnbildningsområden att när stjärnor bildas under sin tidiga fas börjar de sända ut jetstrålar av material från sina poler", beskriver Ressler, studiens andre författare och huvudforskare i observationsprogrammet. "Det som var fascinerande och häpnadsväckande för mig i Webb-datan är att det finns flera jetstrålar som skjuter ut i olika riktningar från denna stjärnhop. Det är lite som en fyrverkeripjäs, där man ser saker skjuta hit och dit i alla riktningar, beskriver han.

Webb-bilderna ses i skimmer över ytan av Digel-molnen och är bara en startpunkt för teamets undersökning. De har för avsikt att återbesöka denna utpost i Vintergatan för att söka svar på en mängd aktuella mysterier, ex det relativa överflödet av stjärnor med olika massor i det yttre av galaxer. Mätningen kan hjälpa astronomer att förstå hur en viss miljö kan påverka olika typer av stjärnor att bildas och hur.

– Jag är intresserad av att fortsätta studera hur stjärnbildning sker i områden som detta. Genom att kombinera data från olika observatorier och teleskop kan vi undersöka varje steg i evolutionsprocessen, beskriver Natsuko Izumi vid Gifu University och National Astronomical Observatory of Japan, som var huvudförfattare till studien. – Vi planerar också att undersöka cirkumstellära skivor (skivor av gas och stoft runt stjärnor där planeter bildas.) i det yttre av Vintergatan. Vi vet fortfarande inte varför deras livstid är kortare än i stjärnbildningsområden som ligger närmare oss och centrum av galaxen. Och naturligtvis skulle jag vilja förstå kinematiken hos de jetstrålar som vi upptäckte i Cloud 2S.

Studien har publicerats i tidskriften Astronomical Journal.

Observationerna gjordes som en del i programmet  Guaranteed Time Observation program 1237 .

Dyngbaggen och Vintergatan

 

Bild wikipedia på en dyngbagge.

 Dyngbaggen är en insektsart som utvecklades för 130 miljoner år sedan och nu har gett inspiration till en ny forskningsstudie med syftet att förbättra navigationssystem för drönare, robotar och satelliter i omloppsbana.

Dyngbaggen är den första kända arten som använder Vintergatan på natten för att navigera med fokus på stjärnkonstellationen i denna som en referenspunkt för att rulla dyngbollar i en rak linje bort från sina konkurrenter.

Svenska forskare gjorde denna upptäckt 2013 och ett decennium senare modellerar australiensiska ingenjörer med samma teknik som dyngbaggen använder för att utveckla en AI-sensor som exakt kan mäta och orientera sig efter Vintergatan i svagt ljus.

Fjärranalysingenjören professor Javaan Chahl vid University of South Australia och hans forskargrupp har använt datorseende för att visa att den strimma av ljus som bildas från Vintergatan inte påverkas av rörelseoskärpa till skillnad från ljuset från enskilda stjärnor.

"Nattaktiva dyngbaggar rör sitt huvud och sin kropp mycket när de rullar gödselbollar över ett fält och behöver då en fast orienteringspunkt på natthimlen för att hjälpa dem att styra i en rak linje", beskriver professor Chahl. Deras små sammansatta ögon gör det svårt att urskilja enskilda stjärnor särskilt då de är i rörelse medan Vintergatan däremot är mer synlig.

I en serie experiment med en kamera monterad på taket på ett fordon fångade UniSA-forskarna bilder av Vintergatan medan fordonet var både stillastående och i rörelse. Med hjälp av information från dessa bilder har de nu utvecklat ett system för datorseende som på ett tillförlitligt sätt mäter utefter Vintergatans orientering vilket är det första steget mot att bygga ett navigationssystem som utgår från Vintergatans läge.

Huvudförfattaren till studien UniSA-doktoranden (University of South Australia) Yiting Tao beskriver att orienteringssensorn kan vara en reservmetod för att stabilisera satelliter och hjälpa drönare och robotar att navigera i svagt ljus även när det finns mycket oskärpa orsakad av rörelse och vibrationer.

– I nästa steg vill jag sätta algoritmen på en drönare och låta den styra ett flygplan under flygning under natten, beskriver Tao.

Solen däremot hjälper många insekter att navigera under dagen, bland annat getingar, trollsländor, honungsbin och ökenmyror. På natten är månen en referenspunkt för nattaktiva insekter men månen är inte alltid synlig vilket är anledningen till att dyngbaggar och vissa malar använder Vintergatan för att orientera sig.

Professor Chahl säger att insektssyn länge har inspirerat ingenjörer när det gäller navigationssystem.

"Insekter har löst navigationsproblem i miljontals år inklusive de som även de mest avancerade maskinerna kämpar med att lösa. Och de har gjort det i ett pyttelitet paket. Deras hjärnor består av endast tiotusentals nervceller jämfört med miljarder nervceller hos människan men det lyckas likväl av naturen att hitta lösningar.

Resultaten har publicerats i tidskriften Biomimetics.

En video som visar mer om forskningen finns här: Dyngbaggar guidade av Vintergatan (youtube.com)

I Vintergatans utkant finns uråldriga stjärnor.

 

Maskininlärning har kastat nytt ljus över vår Vintergatas bildningshistoria: i en överraskande upptäckt om utvecklingen av vår galax med hjälp av data från Gaia-uppdraget hittades ett stort antal gamla stjärnor i omloppsbanor som liknar vår sols. De fanns i Vintergatans tunna skiva redan mindre än 1 miljard år efter Big Bang, flera miljarder år tidigare än man tidigare trott. 

Vintergatan har en stor halo i form av en central utbuktning och en stavform bestående av en kraftig och en tunn skiva. De flesta stjärnor befinner sig i den så kallade tunna skivan i Vintergatan och följer en organiserad rotation runt Vintergatans centrum. Medelålders stjärnor som vår 4,6 miljarder år gamla sol finns i den tunna skivan som man allmänt anser började bildas för cirka 8 till 10 miljarder år sedan.

Att förstå hur Vintergatan bildades är ett viktigt mål i galaxarkeologi. För att uppnå detta behövs detaljerade kartor över galaxen som visar stjärnornas ålder, kemiska sammansättning och rörelser. Dessa kartor, kända som kronokemo-kinematiska kartor hjälper till att pussla ihop vår galax historia. Att skapa dessa detaljerade kartor är utmanande eftersom det kräver stora datamängder av stjärnor med känd ålder.

Ett vanligt tillvägagångssätt för att övervinna denna utmaning är att studera mycket metallfattiga stjärnor. Stjärnor av detta slag är gamla (de var de första stjärnorna) vilket ger ett fönster mot den tidiga Vintergatan. Mycket metallfattiga stjärnor är därför kända för att vara gamla eftersom de var bland de första stjärnorna som bildades när universum fortfarande till stor del bestod av väte och helium, innan många av de tyngre grundämnena skapades efter att de första stjärnor (vilka var kortlivade)  exploderade.

Med hjälp av data från Europeiska rymdorganisationen (ESA) Gaia Mission har ett internationellt forskarlag under ledning från  astronomer vid Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP) studerat stjärnor i solens närhet, cirka 3200 ljusår från solen. De upptäckte ett förvånansvärt stort antal mycket gamla stjärnor Majoriteten av dessa är äldre än 10 miljarder år, några av dem till och med äldre än 13 miljarder år. Dessa uråldriga stjärnor uppvisar ett brett spektrum av metallsammansättningar en del är mycket metallfattiga (som väntat), medan andra har dubbelt så mycket metallinnehåll som vår mycket yngre sol, vilket tyder på att en snabb metallanrikning ägde rum i den tidiga fasen av Vintergatans utveckling.

– De här uråldriga stjärnorna i skivan tyder på att Vintergatans tunna skiva började bildas mycket tidigare än man tidigare trott, redan efter cirka 4-5 miljarder år efter BigBang, beskriver Samir Nepal vid AIP och huvudförfattare till studien. Studien visar även att vår galax hade en intensiv stjärnbildning under tidiga epoker vilket ledde till mycket snabb anrikning av metaller i de inre regionerna och bildandet av skivans stjärnor. Upptäckten stämmer överens med tidslinjen för hur Vintergatans skivor bildats med de galaxer som observerats av James Webb Space Telescope (JWST) och Atacama Large Millimeter Array (ALMA) Radio Telescope. Det tyder på att kalla skivor kan ha bildats och stabiliseras mycket tidigt i universums historia vilket ger nya insikter om galaxers utveckling.

– Vår studie tyder på att Vintergatans tunna skiva kan ha bildats mycket tidigare än vi trodde och att dess bildning är starkt relaterad till den tidiga kemiska anrikningen från de innersta delarna av vår galax, beskriver Cristina Chiappini. "Kombinationen av data från olika källor och tillämpningen av avancerad maskininlärningsteknik har gjort det möjligt för oss att öka antalet stjärnor med högkvalitativa stjärnparametrar, ett viktigt steg för att leda vårt team till nya kunskaper."

Resultaten möjliggjordes från den tredje publiceringen av data från Gaia-uppdraget (ett uppdrag där universums stjärnor kartläggs). Teamet analyserade stjärnparametrarna för mer än 800 000 stjärnor med hjälp av ny maskininlärningsmetod som kombinerar information från olika typer av data för att ge förbättrade stjärnparametrar med hög precision. Dessa exakta mätningar inkluderar gravitation, temperatur, metallinnehåll, avstånd, kinematik och stjärnornas ålder. I framtiden kommer en liknande maskininlärningsteknik att användas för att analysera miljontals spektra, som samlats in av kartläggningen 4MIDABLE-LR med 4-meters Multi-Object Spectroscopic Telescope (4MOST), med start 2025. 

Bild wikipedia. Illustration av Vintergatan som visar dess armar och solens placering (originalbilden från NASA).

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.

Radcliffevågen

 

2018 var året då professorn João Alves vid universitetet i Wien var stipendiat vid Radcliffe och arbetade tillsammans med forskaren Catherine Zucker vid Center for Astrophysics då doktorand vid Harvard och Alyssa Goodman, Robert Wheeler Willson-professor i tillämpad astronomi för att kartlägga 3D-positionerna där stjärnor bildas i solens nära grannskap. Genom att kombinera helt nya data från Europeiska rymdorganisationen ESA:s Gaia-uppdrag med en datastark teknik som kallas "3D Dust Mapping" vilken Harvardprofessorn Doug Finkbeiner och hans team var först med att använda upptäcktes ett mönster vilket ledde till upptäckten av Radcliffevågen 2020.

"Det är den största sammanhängande strukturen  vi känner till och den finns nära oss", beskriver Zucker som beskriver upptäckten i ett arbete publicerat i en artikel i Sky & Telescope. Strukturen var okänd tills det konstruerades högupplösta datamodeller som visade fördelningen av gasmoln nära solen, i 3D.

2020 års 3D-stoftkarta visade då tydligt att Radcliffevågen existerade men vid den tiden var inga mätningar tillräckligt noggranna för att se om vågen rörde sig.

2022 fanns  ny version av Gaia-data  och då upptäckte Alves grupp 3D-rörelser i de unga stjärnhoparna som befann sig i vågen. Ur  hoparnas positioner och rörelser kunde Konietzka, Goodman, Zucker med medarbetare fastställa att hela strukturen är böljande och rör sig som vad fysiker kallar en "resande våg".

En rörlig våg av samma slag som vi ser på en idrottsarena när människor ställer sig upp och sätter sig ner i följd för att "göra vågen". På samma sätt rör sig stjärnhoparna längs Radcliffevågen upp och ner vilket skapar ett mönster därute utefter vintergatans gravitation, beskriver Konietzka.

Genom att förstå beteendet hos denna 9 000 ljusår långa vågstruktur, 500 ljusår från solen vid dess närmaste punkt kan forskarna nu rikta sin uppmärksamhet till  frågan vad som orsakade Radcliffevågen och varför den rör sig som den gör.

Teorin sträcker sig från explosioner av massiva stjärnor (supernovor) till störningar utanför Vintergatan ex om en dvärgsatellitgalax  kolliderar med Vintergatan tillägger Konietzka.

Upptäckten av oscillationen väcker nu frågan om det finns fler eller liknande  vågstrukturer i Vintergatan och andra galaxer. Då Radcliffevågen finns i den närmaste spiralarmen i Vintergatan kan vågens böljande antyda att galaxernas spiralarmar oscillerar i allmänhet, vilket gör galaxerna ännu mer dynamisk än man ansett.

– Frågan är vad som  gav upphov till vågen? beskriver Goodman. "Och om det händer i hela galaxen? I alla galaxer? Händer det ibland? Händer det hela tiden?"

Frågor och gåtor utan svar just nu.

Bild https://news.harvard.edu/ Upphovsman: Ralf Konietzka, Alyssa Goodman och WorldWide Telescope