Klonterig, gerecycled gas uit sterren omringt de Melkweg

[univers]

Het Melkwegstelsel houdt zich bezig met recycling. Ons sterrenstelsel is omgeven door een klonterige halo van hete gassen die voortdurend wordt voorzien van materiaal dat wordt uitgestoten door geboorte- of stervende sterren, volgens een door NASA gefinancierd onderzoek in het tijdschrift Nature Astronomy.


In deze illustratie is het Melkwegstelsel te zien.
Credits: NASA / JPL-Caltech / R. Pijn (SSC / Caltech)

Een halo is een groot gebied gevuld met heet gas dat een melkwegstelsel omringt, ook wel bekend als een 'circumgalactisch medium'. De verwarmde gasvormige halo rond de Melkweg was de incubator voor de vorming van de Melkweg zo'n 13 miljard jaar geleden en zou kunnen helpen bij het oplossen van een al lang bestaande puzzel over waar de ontbrekende materie van het universum zich zou kunnen bevinden.

De nieuwe bevindingen zijn afkomstig van waarnemingen van een klein ruimtevaartuig genaamd HaloSat. Het behoort tot een klasse minisatellieten genaamd CubeSats en heeft ongeveer de grootte van een broodrooster, meet 4 bij 8 bij 12 inch (ongeveer 10 bij 20 bij 30 centimeter) en weegt ongeveer 26 pond (12 kilogram). ). HaloSat, gebouwd door de Universiteit van Iowa, werd in mei 2018 gelanceerd vanaf het internationale ruimtestation ISS en is de eerste CubeSat die wordt gefinancierd door NASA's Astrophysics Division.


HaloSat is een kleine satelliet die naar het hete gas rond de Melkweg kijkt.
Credits: Blue Canyon Technologies, Inc.

Hoewel ze klein zijn in vergelijking met NASA's Chandra X-ray Observatory, zien de röntgendetectoren van HaloSat een veel groter deel van de lucht in één keer en zijn daarom geoptimaliseerd voor het uitvoeren van het soort onderzoek op grote schaal dat nodig is om de galactische halo te meten.

Vanwege hun kleine formaat stelt CubeSats NASA in staat om goedkoop wetenschappelijk onderzoek in de ruimte uit te voeren. In deze Astrophysics Division-serie zijn tot nu toe zes CubeSats geselecteerd.

In de nieuwe studie concluderen onderzoekers dat het circumgalactische medium een ​​schijfachtige geometrie heeft, gebaseerd op de intensiteit van de röntgenstraling die eruit komt.

"De röntgenstraling is sterker boven de delen van de Melkweg waar de stervorming sterker is", zegt Philip Kaaret, hoogleraar bij de afdeling Fysica en Astronomie in Iowa en corresponderende auteur van de studie . "Dat suggereert dat het circumgalactische medium gerelateerd is aan stervorming, en het is waarschijnlijk dat we gas zien dat eerder in de Melkweg viel, sterren maakte en nu wordt gerecycled in het circumgalactische medium."

Elk sterrenstelsel heeft een circumgalactisch medium en deze gebieden zijn cruciaal om niet alleen te begrijpen hoe sterrenstelsels gevormd en geëvolueerd zijn, maar ook hoe het universum evolueerde van een kern van helium en waterstof naar een kosmologische uitgestrektheid vol met sterren, planeten, kometen en alle andere soorten. van hemelse bestanddelen.

HaloSat zoekt naar baryonische materie - dat wil zeggen, dezelfde soort deeltjes die de zichtbare wereld vormen - waarvan wordt aangenomen dat ze ontbreken sinds de geboorte van het universum bijna 14 miljard jaar geleden. De satelliet heeft het circumgalactische medium van de Melkweg geobserveerd om te bewijzen dat de ontbrekende baryonische materie daar kan verblijven. Baryonische materie verschilt van donkere materie, die onzichtbaar is en geen wisselwerking heeft met enige kracht behalve zwaartekracht. Wetenschappers kunnen slechts ongeveer tweederde van de baryonische materie vertegenwoordigen die in het universum aanwezig zou moeten zijn.

Om de ontbrekende materie te zoeken, wilden Kaaret en zijn team een ​​betere grip krijgen op de configuratie van het circumgalactische medium.

Meer specifiek wilden de onderzoekers weten hoe groot het circumgalactische medium werkelijk is. Als het een enorme, uitgestrekte halo is die vele malen zo groot is als onze melkweg, zou er genoeg materiaal kunnen zijn om de ontbrekende baryon-vraag op te lossen. Maar als het circumgalactische medium voornamelijk uit gerecycled materiaal bestaat, zou het een relatief dunne, gezwollen gaslaag zijn en een onwaarschijnlijke gastheer van de ontbrekende baryonische materie.

"Wat we hebben gedaan, is absoluut aantonen dat er een deel van het circumgalactische medium met hoge dichtheid is dat helder is in röntgenstraling", zegt Kaaret. 'Maar er zou nog steeds een heel grote, uitgestrekte halo kunnen zijn die alleen zwak is in röntgenfoto's. En het is misschien moeilijker om die vage, uitgestrekte halo te zien, omdat er een heldere emissieschijf in de weg zit.

"Dus het blijkt met HaloSat alleen, we kunnen echt niet zeggen of er echt een verlengde halo is" rond de Melkweg, zegt Kaarat.

Kaaret zegt dat hij verrast was door de klonterigheid van het circumgalactische medium, in de verwachting dat de geometrie uniformer zou zijn. De dichtere gebieden zijn gebieden waar sterren worden gevormd en waar materiaal wordt verhandeld tussen de Melkweg en het circumgalactische medium.

"Het lijkt alsof de Melkweg en andere sterrenstelsels geen gesloten systemen zijn", zegt Kaaret. "Ze zijn in feite met elkaar in interactie, gooien materiaal naar het circumgalactische medium en brengen ook materiaal terug."

De volgende stap is om de HaloSat-gegevens te combineren met gegevens van andere röntgenobservatoria om te bepalen of er een uitgestrekte halo is rondom de Melkweg, en of die er is, om de dichtheid te berekenen. Dat zou op zijn beurt de ontbrekende baryonische materie-puzzel kunnen oplossen.

"Die ontbrekende baryonen kunnen maar beter ergens zijn", zegt Kaaret. "Ze bevinden zich in halo's rond individuele sterrenstelsels zoals onze Melkweg of ze bevinden zich in filamenten die zich tussen sterrenstelsels uitstrekken."

De studie is getiteld: "Een schijf-gedomineerd en klonterig circumgalactisch medium van de Melkweg gezien in röntgenemissie." De co-auteurs van de studie zijn onder meer Jesse Bluem, afgestudeerde student natuurkunde in Iowa; Hannah Gulick, afgestudeerde student astronomie aan de University of California, Berkeley die afgelopen mei in Iowa afstudeerde; Daniel LaRocca, die afgelopen juli zijn doctoraat in Iowa behaalde en nu postdoctoraal onderzoeker is aan de Pennsylvania State University; Rebecca Ringuette, een postdoctoraal onderzoeker bij Kaaret die deze maand bij NASA's Goddard Space Flight Center kwam; en Anna Zayczyk, een voormalig postdoctoraal onderzoeker bij Kaaret en een onderzoekswetenschapper bij zowel NASA Goddard als de Universiteit van Maryland, Baltimore County.

HaloSat is een NASA CubeSat-missie onder leiding van de Universiteit van Iowa in Iowa City. Andere partners zijn onder meer NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, NASA's Wallops Flight Facility op Wallops Island, Virginia, Blue Canyon Technologies in Boulder, Colorado, Johns Hopkins University in Baltimore en met belangrijke bijdragen van partners in Frankrijk. HaloSat werd geselecteerd door NASA's CubeSat Launch Initiative als onderdeel van de 23e aflevering van de educatieve lancering van Nanosatellites-missies.

https://www.nasa.gov/feature/clumpy-rec ... -milky-way