Tiefenbildgebungstechniken zeigen, dass Galaxien viel größer sind als bisher angenommen

Wenn diese Galaxie typisch ist, dann lautet die heute veröffentlichte Studie Natürliche Astronomiedeutet darauf hin, dass unsere Galaxie bereits mit ihrem nächsten Nachbarn, Andromeda, interagiert.

Wo endet eine Galaxie und wo beginnt der Weltraum? Die Frage scheint einfach zu sein, bis wir uns das Gas, das Galaxien umgibt, das sogenannte zirkumgalaktische Medium, genauer ansehen.

Der Gashalo, der die Sternscheibe umgibt, stellt etwa 70 % der Masse der Galaxie dar, dunkle Materie nicht mitgerechnet, aber er blieb bisher ein Rätsel. In der Vergangenheit konnten wir Gas nur beobachten, indem wir das Licht eines Hintergrundobjekts, etwa eines Quasars, maßen, das vom Gas absorbiert wurde.

Dadurch wird das Wolkenbild auf einen bleistiftförmigen Strahl beschränkt.

Eine neue Studie beobachtete jedoch das zirkumgalaktische Medium einer Starburst-Galaxie in 270 Millionen Lichtjahren Entfernung und nutzte dabei neue Tiefenbildgebungstechniken, mit denen die helle Gaswolke außerhalb der 100.000 Lichtjahre entfernten Galaxie im Weltraum so weit wie möglich nachgewiesen werden konnte sehen.

Um sich die Unermesslichkeit dieser Gaswolke vorzustellen, bedenken Sie einfach, dass sich das Sternenlicht der Galaxie – was wir allgemein als Scheibe bezeichnen – nur 7.800 Lichtjahre von ihrem Zentrum entfernt erstreckt.

Die aktuelle Studie beobachtete die physikalische Verbindung von Wasserstoff und Sauerstoff vom Zentrum der Galaxie bis weit in den Weltraum und zeigte, dass sich die physikalischen Bedingungen des Gases veränderten.

„Wir haben es überall gefunden, wo wir gesucht haben, was wirklich aufregend und ziemlich überraschend war“, sagt außerordentliche Professorin Nikole M. Nielsen, Hauptautorin der Studie, Forscherin an der Swinburne University und ASTRO 3D und Professorin an der University of Oklahoma.

Weitere Autoren der Studie kamen aus Swinburne, der University of Texas in Austin, dem California Institute of Technology in Pasadena, der University of California in San Diego und der Durham University.

„Wir sehen jetzt, wo der Einfluss der Galaxie endet, den Übergang, bei dem sie Teil ihrer Umgebung wird und schließlich, wo sie sich dem größeren kosmischen Netzwerk und anderen Galaxien anschließt.“ Das sind alles im Allgemeinen unklare Grenzen“, sagt Dr. Nielsen.

„Aber in diesem Fall scheinen wir in dieser Galaxie eine ziemlich klare Grenze zwischen ihrem interstellaren Medium und ihrem zirkumgalaktischen Medium gefunden zu haben. »

Die Studie beobachtete Sterne, die mit ihren Photonen Gas innerhalb der Galaxie ionisierten.

„Im CGM wird das Gas durch etwas anderes als die typischen Bedingungen im Inneren von Galaxien erhitzt. Dazu gehört wahrscheinlich die Erwärmung durch diffuse Emissionen aus den kollektiven Galaxien des Universums, und möglicherweise ist ein Teil des Beitrags auf Erschütterungen zurückzuführen“, sagt Dr. Nielsen.

„Es ist diese interessante Veränderung, die wichtig ist und Antworten auf die Frage liefert, wo eine Galaxie endet“, sagt sie.

Möglich wurde die Entdeckung durch den Keck Cosmic Web Imager (KCWI) am Keck 10-Meter-Teleskop auf Hawaii, der einen integrierten Feldspektrographen enthält und eines der empfindlichsten Instrumente seiner Art im Betrieb ist.

„Diese einzigartigen Beobachtungen erfordern einen sehr dunklen Himmel, der nur am Keck-Observatorium auf Mauna Kea verfügbar ist“, sagte eine der Autoren der Studie, Deanne Fisher, außerordentliche Professorin in Swinburne.

ASTRO 3D-Wissenschaftler erhielten über die Swinburne University Zugang zum KCWI.

„Swinburnes Partnerschaft mit dem WM Keck Observatory hat es unserem Team ermöglicht, die Grenzen des Möglichen wirklich zu erweitern“, sagt ein anderer Autor, außerordentlicher Professor Glenn Kacprzak. „Das KCWI hat die Art und Weise, wie wir diffuses Gas um Galaxien herum messen und quantifizieren können, wirklich verändert. »

Anstatt mit diesem Instrument eine einzige Beobachtung durchzuführen, die ein einziges Spektrum des Gases der Galaxie liefert, können Wissenschaftler nun Tausende von Spektren gleichzeitig mit einem einzigen KCWI-Bild erhalten.

„Dies ist das allererste Mal, dass es uns gelungen ist, diesen Halo aus Materie um eine Galaxie zu fotografieren“, erklärt Professorin Emma Ryan-Weber, Direktorin von ASTRO 3D.

Diese Studie fügt dem Puzzle ein neues Teil hinzu, das eine der großen Fragen der Astronomie und der Entwicklung von Galaxien darstellt: Wie entwickeln sich Galaxien? Wie kommen sie an ihr Benzin? Wie wird dieses Gas behandelt? Wohin geht dieses Gas?

„Die zirkumgalaktische Umgebung spielt eine wesentliche Rolle im Kreislauf dieses Gases“, erklärt Dr. Nielsen. „Wenn wir also verstehen können, wie das CGM um Galaxien unterschiedlichen Typs herum aussieht – solche, die Sterne bilden, solche, die dies nicht mehr tun, und solche, die zwischen den beiden übergehen – können wir Unterschiede in diesem Gas beobachten könnte zu Unterschieden innerhalb der Galaxien selbst führen, und Veränderungen in diesem Reservoir könnten tatsächlich zu Veränderungen in der Galaxie selbst führen. »

Die Studie ist direkter Teil der ASTRO 3D-Mission. „Es hilft uns zu verstehen, wie Galaxien im Laufe der Zeit ihre Masse aufbauen“, erklärt Professor Ryan-Weber.

Diese Ergebnisse könnten auch Auswirkungen darauf haben, wie verschiedene Galaxien interagieren und wie sie sich gegenseitig beeinflussen könnten.

„Es ist sehr wahrscheinlich, dass sich die CGMs unserer Milchstraße und Andromedas bereits überlappen und interagieren“, sagt Dr. Nielsen.