Beste 3D -kartet ennå av den sentrale bukten av Melkeveien

To grupper av astronomer har brukt data fra ESO-teleskoper for å lage det beste tredimensjonale kartet ennå over de sentrale delene av Melkeveien. De har funnet ut at de indre områdene får et peanøttlignende eller X-formet utseende fra noen vinkler. Denne merkelige formen ble kartlagt ved å bruke offentlige data fra ESOs VISTA -undersøkelsesteleskop sammen med målinger av bevegelsene til hundrevis av svært svake stjerner i den sentrale buen.


Artistens inntrykk av Melkeveiens sentrale bule

Denne kunstnerens inntrykk viser hvordan Melkeveiens galakse ville sett sett fra nesten kant og fra et helt annet perspektiv enn vi får fra jorden. Den sentrale buen viser seg som en peanøttformet glødende stjernekule og spiralarmene og tilhørende støvskyer danner et smalt bånd. Kreditt: ESO/NASA/JPL-Caltech/M. Kornmesser/R. Skade

En av de viktigste og mest massive delene av galaksen er den galaktiske buen. Denne enorme sentrale skyen med rundt 10 000 millioner stjerner spenner over tusenvis av lysår, men dens struktur og opprinnelse ble ikke godt forstått.


Dessverre, fra vårt utsiktspunkt fra den galaktiske skiven, er utsikten over denne sentrale regionen-på omtrent 27 000 lysårs avstand-sterkt skjult av tette skyer av gass og støv. Astronomer kan bare få god oversikt over buen ved å observere lys med lengre bølgelengder, for eksempel infrarød stråling, som kan trenge gjennom støvskyene.

Tidligere observasjoner fra 2MASS infrarød himmelundersøkelse hadde allerede antydet at buen hadde en mystisk X-formet struktur. Nå har to grupper forskere brukt nye observasjoner fra flere av ESOs teleskoper for å få et mye tydeligere syn på bulestrukturen.

Galactic Center and Bulge over ESOs 3,6-meter teleskop

Galactic Center and Bulge over ESOs 3,6-meter teleskop

Den første gruppen, fra Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) i Garching, Tyskland, brukte VVV nær-infrarød undersøkelse [1] fra VISTA-teleskopet ved ESOs Paranal Observatory i Chile (eso1101, eso1128, eso1141, eso1242, eso1309 ). Denne nye offentlige undersøkelsen kan plukke opp stjerner tretti ganger svakere enn tidligere buleundersøkelser. Teamet identifiserte totalt 22 millioner stjerner som tilhører en klasse med røde kjemper hvis velkjente egenskaper gjør at avstandene deres kan beregnes [2].


'Dybden på VISTA -stjernekatalogen overgår langt tidligere arbeid, og vi kan oppdage hele befolkningen av disse stjernene i alle unntatt de mest skjulte områdene,' forklarer Christopher Wegg (MPE), som er hovedforfatter av den første studien. 'Fra denne stjernefordelingen kan vi deretter lage et tredimensjonalt kart over den galaktiske buen. Dette er første gang et slikt kart er laget uten å anta en modell for buleformen.'

'Vi finner ut at det indre området av galaksen vår har form av en peanøtt i skallet fra siden, og som en svært langstrakt stang ovenfra', tilføyer Ortwin Gerhard, medforfatter av det første papiret og leder for Dynamics Group på MPE [3]. 'Det er første gang vi kan se dette tydelig i vår egen Melkevei, og simuleringer i vår gruppe og av andre viser at denne formen er karakteristisk for en sperret galakse som startet som en ren plate av stjerner.'

Det andre internasjonale teamet, ledet av den chilenske doktorgradsstudenten Sergio Vásquez (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile og ESO, Santiago, Chile) tok en annen tilnærming for å fastlegge strukturen til buen. Ved å sammenligne bilder tatt med elleve års mellomrom med MPG/ESO 2,2-meters teleskopet, kunne de måle de små skiftene på grunn av bevegelsene til bukestjernene over himmelen. Disse ble kombinert med målinger av bevegelsene til de samme stjernene mot eller bort fra jorden for å kartlegge bevegelsene til mer enn 400 stjerner i tre dimensjoner [4].

Artistens inntrykk av Melkeveien (oppdatert - kommentert)

Denne detaljerte kommenterte kunstnerens inntrykk viser strukturen til Melkeveien, inkludert plasseringen av spiralarmene og andre komponenter som buen. Denne versjonen av bildet har blitt oppdatert for å inkludere den siste kartleggingen av formen på den sentrale buen utledet fra undersøkelsesdata fra ESOs VISTA -teleskop ved Paranal -observatoriet. Kreditt: NASA/JPL-Caltech/ESO/R. Skade


'Dette er første gang at et stort antall hastigheter i tre dimensjoner for individuelle stjerner fra begge sider av buen er oppnådd,' avslutter Vásquez. 'Stjernene vi har observert ser ut til å strømme langs armene til den X-formede buen når banene deres tar dem opp og ned og ut av planet til Melkeveien. Alt passer veldig godt til spådommer fra toppmoderne modeller! ”

Astronomene tror at Melkeveien opprinnelig var en ren skive med stjerner som dannet en flat bar for milliarder av år siden [5]. Den indre delen av dette bukket deretter for å danne den tredimensjonale peanøttformen som ble sett i de nye observasjonene.

Merknader
[1] VVV står for VISTA -variabler i Via Lactea -undersøkelsen. Dette er en av seks store undersøkelser som er gjort av VISTA -teleskopet. Dataene fra VVV -undersøkelsen er gjort offentlig tilgjengelig for det internasjonale vitenskapssamfunnet gjennom ESO Science Archive Facility som muliggjorde studien ved MPE.

[2] Gigantiske stjerner i rødklump ble valgt for denne studien, ettersom de kan brukes som standardlys: på dette stadiet i gigantstjernens levetid er lysstyrken tilnærmet uavhengig av alder eller sammensetning. Mengden gass og støv som skjuler stjernene, beregnes direkte ut fra de observerte fargene til de røde klumpstjernene, slik at deres lysstyrkefordeling uten tilsløring kan måles. Fordi røde klumpstjerner har nesten samme iboende lysstyrke, gir dette omtrentlige avstander til hver stjerne. Den gode romlige dekningen av VVV-undersøkelsen tillot målinger over hele det indre området av Melkeveien, og fra disse ble den tredimensjonale målingen av bulens struktur konstruert.


[3] Lignende peanøttstrukturer har blitt observert i buler i andre galakser, og deres dannelse er blitt forutsagt fra datasimuleringer, som viser at peanøttformen dannes av stjerner i baner som danner en X-formet struktur.

[4] Observasjonene av disse radielle hastighetene ble gjort ved bruk av FLAMES-GIRAFFE-spektrografen på ESOs Very Large Telescope og IMACS-spektrografen ved Las Campanas-observatoriet.

[5] Mange galakser, inkludert Melkeveien, har lange smale trekk på tvers av sine sentrale regioner, som er kjent som barer.

ViaAT