Plotselinge verspreiding van galactische winden

Recent onderzoek met behulp van contemplatie Het instrument laat zien dat galactische winden, die essentieel zijn voor de evolutie van sterrenstelsels, veel voorkomen in het universum, wat eerdere aannames over hun zeldzaamheid in twijfel trekt.

Onder bepaalde omstandigheden laten sterrenstelsels enorme hoeveelheden materie vrij in hun omgeving, veroorzaakt door een groot aantal massieve sterexplosies. MUSE-tool voor Zeer grote telescoop Europese Zuidelijke Sterrenwacht (Zo) heeft nu voor het eerst bewezen dat dergelijke ‘galactische winden’ geenszins zeldzaam zijn, maar juist veelvuldig voorkomen.

Ontdekking van dubbele kegelstructuren

Een internationaal onderzoeksteam, geleid door het Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ontdekte de karakteristieke dubbele kegelvormige structuren van galactische winden bij het onderzoeken van een steekproef van ongeveer 100 sterrenstelsels. Ze zijn echter alleen zichtbaar in bepaalde spectraallijnen van licht en alleen als de meetgevoeligheid zeer hoog is. Voorheen was slechts een zeer klein aantal van deze gevallen bekend, en de meeste werden ook ontdekt met behulp van MUSE.

Een theoretische tekening van de galactische winden. De achtergrondverdeling (in rood) toont de gasuitstroom uit sterrenstelsels die door MUSE zijn gedetecteerd. Krediet: Guo et al. 2023, IIB.

Professor Lutz Vysotsky, hoofd van de afdeling Sterrenstelsels en Quasars aan het Leibniz Instituut voor Astrofysica Potsdam (AIP) en co-auteur van het artikel in het wetenschappelijke tijdschrift natuur “MUSE laat ons zien dat dergelijke uitstromingen op galactische schaal voorkomen in bijna elk stervormend sterrenstelsel. Bovendien stellen de nieuwe resultaten ons in staat om precies de grootte en vorm van deze galactische winden te herkennen. Tot nu toe is dit niet het geval.” mogelijk geweest.” Behalve in zeer zeldzame extreme gevallen.

De rol van stromend gas in de kosmische evolutie

Er wordt gedacht dat het uitstromende gas een cruciale rol speelt in de kosmische evolutie van sterrenstelsels door hun groei en stervorming te reguleren. Theoretische berekeningen voorspellen ‘dipool’-vormen voor de uitstromen, die zich boven en onder het vlak van het sterrenstelsel uitstrekken tot ver in het galactische medium. Soortgelijke vormen zijn ook rechtstreeks waargenomen in enkele nabijgelegen sterrenstelsels, zoals het sigarenstelsel M82, en zelfs in ons eigen sterrenstelsel. MelkwegMaar daar kunnen we alleen de diepere gebieden zien en kunnen we ons geen alomvattend beeld vormen.

Galactische winden worden waargenomen in nabijgelegen sterrenstelsels, zoals M82, dat vanwege zijn vorm het ‘sigaarstelsel’ wordt genoemd. Beeldbron: NASA, ESA, Hubble; Verwerking en auteursrecht: Harshwardhan Pathak

Galactische winden in het jonge universum

Kosmologische simulaties van de vorming van sterrenstelsels voor het jonge heelal voorspellen dat het fenomeen galactische winden in deze vroege stadia vaker en sterker optrad: als gevolg van de hogere stervormingsactiviteit in jonge sterrenstelsels waren er meer supernova-explosies en dus sterkere uitstromen. Deze brengen gassen en energie over van het sterrenstelsel naar zijn omgeving, waardoor het de brandstof verliest die nodig is voor verdere stervorming, terwijl tegelijkertijd de ‘paragalactische’ omgeving wordt verrijkt. Dit feedbackproces wordt verondersteld een cruciaal element te zijn in ons begrip van de vorming en evolutie van sterrenstelsels, maar wordt door waarnemingen niet voldoende beperkt vanwege de moeilijkheid om het fenomeen te detecteren.

Nieuwe inzichten van MUSE

De nieuwe studie met behulp van het MUSE-instrument laat nu direct zien dat galactisch gas de gebieden rondom sterrenstelsels binnenstroomt en afstanden van meer dan 30.000 lichtjaar bereikt. Het waarneembare signaal hangt sterk af van de oriëntatie van het sterrenstelsel ten opzichte van de gezichtslijn: als het systeem vanaf de zijkant wordt bekeken, is er sprake van sterke emissie boven en onder het galactische vlak, terwijl bij sterrenstelsels die van “boven” of “beneden” worden bekeken, Het signaal is zwakker en gelijkmatiger verdeeld. Deze waarnemingen bevestigen op indrukwekkende wijze de eerder theoretisch voorspelde dipoolvorm van uitstromen loodrecht op het galactische vlak.

Referentie: “Dipooluitstroom naar 10 kpc voor massieve sterrenstelsels met roodverschuiving z ≈ 1” door Yucheng Guo, Roland Bacon, Nicolas F. Boucher, Lutz Visotzky, Job Shay, Jeremy Plaisot, Anne Verham, Sebastiano Cantalupo, Leandert A. Jarl Brinchman, Maxime Chery, Haruka Kusakabe, Ivana Langan, Florian Leclerc, Jorit Mathie, Léo-Michel Dansac, Ilan Schroeter en Martin Wendt, 6 december 2023, natuur.
doi: 10.1038/s41586-023-06718-s