Webb Uzay Teleskobu, Samanyolu’ndan Daha Büyük Sonic Boom’u Ortaya Çıkardı

ALMA ve Webb Galaktik Şok’un Stephan’ın Beşlisini Gizemli Yollarla Şekillendirdiğini Açıkladı

Bir davetsiz misafir arasındaki şiddetli çarpışmadan kaynaklanan şok dalgaları gökada ve Stephan’s Quintet gökbilimcilerin türbülansın galaksiler arası ortamda gazı nasıl etkilediğini anlamalarına yardımcı oluyor. Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizisi ile yeni gözlemler ([{” attribute=””>ALMA) and the James Webb Space Telescope (JWST) have revealed that a sonic boom several times the size of the Milky Way has kickstarted a recycling plant for warm and cold molecular hydrogen gas. What’s more, scientists uncovered the break-up of a giant cloud into a fog of warm gas, the possible collision of two clouds forming a splash of warm gas around them, and the formation of a new galaxy. The observations were presented on Monday, January 9, 2023, in a press conference at the 241st meeting of the American Astronomical Society (AAS) in Seattle, Washington.

Stephan’s Quintet is a group of five galaxies—NGC 7317, NGC 7318a, NGC 7318b, NGC 7319, and NGC 7320— generally located about 270 million light-years from Earth in the constellation Pegasus. The group provides a pristine laboratory for the study of galaxy collisions and their impact on the surrounding environment. Typically galaxy collisions and mergers trigger a burst of star formation; that’s not the case in Stephan’s Quintet. Instead, this violent activity is taking place in the intergalactic medium, away from the galaxies in places where there is little to no star formation to obstruct the view.

Gökbilimciler, sıcak, ılık ve soğuk moleküler gazın biraz tuhaf davrandığı Stephan Beşlisi’nde neler olup bittiğini ortaya çıkarmak için Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizisini (ALMA) ve James Webb Uzay Teleskobunu (JWST) kullandılar. Bu animasyonlu video, ekibin dev bir şok dalgasının neden olduğu türbülansın sıcak ve soğuk moleküler gaz için bir geri dönüşüm tesisi oluşturduğunu ve Quintet’in garip yapısal davranışlarını mümkün kıldığını keşfettiği alanlar olan 4, 5 ve 6 numaralı gözlem alanlarını vurgular. Alan 6, bir geri dönüşüm tesisinin ilk belirtilerini ortaya çıkardı; alan, dev bir soğuk molekül bulutunu tekrar tekrar sıcak bir moleküler hidrojen gazı kuyruğuna doğru esnetiyordu. Alan 5, şok edici bir şekilde, bir gaz mermisinin moleküler bir bulutun içinden geçerek bir halka oluşturduğu ve iki soğuk gaz bulutunu birbirine bağladığı yüksek hızlı bir çarpışmayı ortaya çıkardı. En normali olan Alan 4, nispeten sabit bir ortamdır ve küçük bir cüce gökada olabilecek bir şeyin büyümesine izin verir. Kredi bilgileri: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/JWST/ P. Appleton (Caltech), B.Saxton (NRAO/AUI/NSF)

Evrene açılan bu temiz pencere, gökbilimcilerin gökadalardan biri olan NGC 7318b’nin kabaca 800 km/saniye gibi göreceli bir hızla grubun içine şiddetle girmesiyle neler olduğunu izlemelerine olanak sağladı. Bu hızda, Dünya’dan Ay’a yapılacak bir yolculuk sadece sekiz dakika sürerdi. Bir astronom ve kıdemli olan Philip Appleton, “Bu davetsiz misafir gruba çarparken, muhtemelen diğer iki galaksi arasındaki önceki etkileşimin neden olduğu eski bir gaz flama ile çarpışıyor ve dev bir şok dalgasının oluşmasına neden oluyor” dedi. Caltech IPAC’ta bilim adamı ve projede baş araştırmacı. “Şok dalgası bu yığın halindeki flama içinden geçerken, oldukça türbülanslı veya kararsız bir soğutma tabakası yaratıyor ve bu şiddetli faaliyetten etkilenen bölgelerde beklenmedik yapılar ve moleküler hidrojen gazının geri dönüşümünü görüyoruz. Bu önemlidir, çünkü moleküler hidrojen eninde sonunda yıldızları oluşturabilecek ham maddeyi oluşturur, bu yüzden onun kaderini anlamak bize Stephan Beşlisi’nin ve genel olarak galaksilerin evrimi hakkında daha fazla bilgi verecektir.”

ABD Ulusal Bilim Vakfı’nın Ulusal Radyo Astronomi Gözlemevi (NRAO) tarafından geliştirilen ALMA’nın Band 6 (1,3 mm dalga boyu) alıcısını kullanan yeni gözlemler, bilim adamlarının üç temel bölgeyi son derece ayrıntılı bir şekilde yakınlaştırmasına ve ilk kez net bir görüntü oluşturmasına olanak sağladı. hidrojen gazının sürekli olarak nasıl hareket ettiğini ve şekillendiğini gösteren resim.

ABD Ulusal Bilim Vakfı’nda (NSF) ALMA Program Sorumlusu Joe Pesce, “ALMA’nın gücü, gökbilimcilere yeni içgörüler sağlayan ve daha önce bilinmeyen bu süreçleri daha iyi anlamalarını sağlayan bu gözlemlerde açıkça görülüyor” dedi.

Stephan Beşlisi, genellikle Dünya’dan yaklaşık 270 milyon ışıkyılı uzaklıkta Pegasus takımyıldızında bulunan beş gökada grubudur – NGC 7317, NGC 7318a, NGC 7318b, NGC 7319 ve NGC 7320. Kredi: IAU/Gökyüzü ve Teleskop

Ana şok dalgasının merkezindeki Alan 6 olarak adlandırılan bölge, parçalanan ve uzun bir sıcak moleküler hidrojen kuyruğuna uzanan ve aynı fazlar boyunca tekrar tekrar geri dönüştürülen dev bir soğuk molekül bulutunu ortaya çıkardı. Appleton, “Gördüğümüz şey, süper sıcak gazdaki dev bir soğuk molekül bulutunun parçalanması ve ilginç bir şekilde, gaz şoka dayanamıyor, sadece sıcak ve soğuk aşamalardan geçiyor” dedi. “Bu döngüleri henüz tam olarak anlamıyoruz, ancak gazın geri dönüştürüldüğünü biliyoruz çünkü kuyruğun uzunluğu, yapıldığı bulutların yok edilmesi için geçen süreden daha uzun.”

Bu galaksiler arası geri dönüşüm tesisi, şok dalgalarından kaynaklanan tek garip faaliyet değil. Alan 5 olarak adlandırılan bölgede, bilim adamları bir sıcak moleküler hidrojen gazı akışıyla birbirine bağlanan iki soğuk gaz bulutu gözlemlediler. İlginç bir şekilde, büyük bir iplik benzeri yayılmış gaz filamanı ile çarpışan yüksek hızlı bir soğuk hidrojen gazı mermisine benzeyen bulutlardan biri, delip geçerken yapıda bir halka oluşturdu. Bu çarpışmanın neden olduğu enerji, bölgenin etrafındaki sıcak gaz zarfını besliyor, ancak bilim adamları bunun ne anlama geldiğinden tam olarak emin değiller çünkü henüz sıcak gaz için ayrıntılı gözlemsel verilere sahip değiller. NRAO’da bir astronom ve projede yardımcı araştırmacı olan Bjorn Emonts, “Galaksiler arası gazı delen ve ardından tahribat bırakan bir moleküler bulut nadir olabilir ve henüz tam olarak anlaşılmamış olabilir” dedi. “??Fakat verilerimiz, Stephan’ın Beşlisi’ndeki moleküler gaz bulutlarının şok edici davranışını ve çalkantılı yaşam döngüsünü anlamada bir sonraki adımı attığımızı gösteriyor.”

Grubun belki de en “normali”, bilim adamlarının hidrojen gazının bir yıldız diskine çökmesine izin veren daha istikrarlı, daha az çalkantılı bir ortam bulduğu ve bilim adamlarının küçük bir cüce gökada oluşumuna inandıkları Alan 4 olarak adlandırılan bölgedir. Institut d’Astrophysique de araştırmacısı Pierre Guillard, “4. alanda, önceden var olan büyük yoğun gaz bulutlarının şok nedeniyle kararsız hale gelmesi ve beklediğimiz gibi yeni yıldızlar oluşturmak için çökmesi muhtemeldir” dedi. Paris ve projedeki bir araştırmacı, tüm yeni gözlemlerin Evrendeki türbülansın etkisinin teorik modelleri için önemli çıkarımlara sahip olduğunu ekledi. “Stephan’s Quintet’in galaksiler arası ortamındaki şok dalgası, kendi Samanyolu’muzda sahip olduğumuz kadar soğuk moleküler gaz oluşturdu, ancak yine de beklenenden çok daha yavaş yıldızlar oluşturuyor. Bu malzemenin neden kısır olduğunu anlamak teorisyenler için gerçek bir zorluktur. Yüksek düzeyde türbülansın ve soğuk ve sıcak gaz arasındaki verimli karışımın rolünü anlamak için ek çalışmalara ihtiyaç var.”

ALMA gözlemlerinden önce, bilim adamlarının tüm bunların Quintet’in galaksiler arası ortamında gerçekleştiğine dair çok az fikirleri vardı, ancak bu, denememek için değildi. 2010 yılında, ekip kullandı NASA‘in Spitzer Uzay Teleskobu’nu Stephan’ın Beşlisi’ni gözlemlemek için kullandı ve büyük sıcak bulutları keşfetti – tahminen 100° ila 400° Kelvin veya kabaca -280° ila 260° fahrenhayt– aşırı sıcak gazla karıştırılmış moleküler hidrojen. “Bu bulutların grubun içinden geçen büyük ölçekli şok dalgası tarafından yok edilmesi gerekirdi, ama yok edilmedi. Ve nasıl hayatta kaldıklarını bilmek istedik ve hala bilmek istiyoruz? dedi Appleton.

Ekibin gizemi çözmek için daha fazla ve farklı teknolojik güce ve yeteneğe ihtiyacı vardı. ALMA’nın ilk ışığı bir yıldan fazla bir süre sonra, 2011’in sonlarında meydana geldi ve JWST ilk görüntülerini geçen yılın başlarında aldı. Bu güçlü kaynakların birleşimi, Stephan’s Quintet’in çarpıcı derecede güzel kızılötesi görüntülerini ve dev şok dalgasının ardından soğuk, sıcak moleküler ve iyonize hidrojen gazları arasındaki ilişkinin tam olmasa da cezbedici bir şekilde anlaşılmasını sağladı. Ekibin şimdi sıcak moleküler hidrojen gazının sırlarını ortaya çıkarmak için spektroskopik verilere ihtiyacı var.

Appleton, “Bu yeni gözlemler bize bazı cevaplar verdi, ancak nihayetinde bize henüz ne kadar bilmediğimizi gösterdi” dedi. “Gaz yapılarını ve türbülansın onları yaratma ve sürdürmedeki rolünü artık daha iyi anlamış olsak da, gelecekteki spektroskopik gözlemler doppler etkisiyle gazın hareketlerini izleyecek, bize sıcak gazın ne kadar hızlı hareket ettiğini söyleyecek, bize izin verecek. sıcak gazın sıcaklığını ölçmek ve gazın şok dalgaları tarafından nasıl soğutulduğunu veya ısıtıldığını görmek için. Esasen, hikayenin bir tarafı var. Şimdi diğerini alma zamanı.”