Kebiasaan makan Bima Sakti menjelaskan materi gelap

Representasi artistik dari Bima Sakti yang dikelilingi oleh puluhan aliran bintang. Aliran ini adalah galaksi satelit pendamping atau gugus bola yang terkoyak oleh gravitasi galaksi kita. Kredit: Kolaborasi James Josephides dan S5

Para astronom selangkah lebih dekat untuk mengungkap sifat-sifat materi gelap yang mengelilingi kita Bima Sakti Galaksi, berkat peta baru dua belas aliran bintang yang mengorbit korona galaksi kita.

Memahami arus bintang ini sangat penting bagi para astronom. Selain mengungkap materi gelap yang menahan bintang-bintang di orbitnya, mereka juga memberi tahu kita tentang sejarah pembentukan Bima Sakti, mengungkapkan bahwa Bima Sakti telah berkembang dengan mantap selama miliaran tahun dengan mengoyak dan memakan sistem bintang yang lebih kecil.

Film yang menunjukkan lokasi 3D bintang individu dalam lusinan aliran yang diamati oleh S5. Warna titik individu sesuai dengan kecepatan bintang 3D. Kredit: Sergey Koposov, Kolaborasi S5

“Kami melihat arus ini terganggu oleh gravitasi Bima Sakti, dan mereka akhirnya menjadi bagian dari Bima Sakti. Studi ini memberi kita gambaran sekilas tentang kebiasaan makan Bima Sakti, seperti jenis sistem bintang yang lebih kecil yang ada di dalamnya. “makan,” kata profesor Universitas Toronto Ting Lee, penulis utama makalah penelitian: “Seiring bertambahnya usia galaksi kita, semakin gemuk.”

Profesor Lee dan tim kolaborator internasionalnya telah memulai program khusus – Survei Spektroskopi Aliran Stellar Selatan (S5) – untuk mengukur sifat aliran bintang: sisa-sisa galaksi kecil tetangga yang terkoyak dan gugusan bintang yang terkoyak oleh kelompok kami. Bima Sakti.

Kesan artistik dari dua belas aliran bintang yang diamati oleh S5, dilihat dari kutub selatan galaksi. Kredit: Geraint F. Lewis, Kolaborasi S5

Lee dan timnya adalah kelompok ilmuwan pertama yang mempelajari rangkaian arus bintang yang begitu kaya, dan mengukur kecepatan bintang menggunakan Anglo-Australian Telescope (AAT), teleskop optik 4 meter di Australia. Lee dan timnya menggunakan pergeseran cahaya Doppler – properti yang sama yang digunakan senjata radar untuk menangkap pengemudi yang melaju kencang – untuk mendeteksi seberapa cepat bintang individu bergerak.

Tidak seperti penelitian sebelumnya yang berfokus pada satu aliran pada satu waktu, “S5 didedikasikan untuk mengukur aliran sebanyak mungkin, yang dapat kami lakukan dengan sangat efisien dengan kemampuan unik AAT,” komentar rekan penulis Profesor Daniel Zucker dari Universitas Macquarie.

Posisi bintang-bintang di puluhan meja seperti yang terlihat di langit. Latar belakang menunjukkan bintang-bintang di galaksi Bima Sakti kita dari misi Gaia Badan Antariksa Eropa. AAT adalah teleskop di belahan bumi selatan, jadi S5 hanya mengamati aliran di langit selatan. Kredit: Ting Li, Kolaborasi S5, ESA

Sifat-sifat arus bintang mengungkapkan keberadaan materi gelap tak kasat mata di Bima Sakti. “Pikirkan pohon Natal,” kata rekan penulis Profesor Geriant F Lewis dari University of Sydney. “Pada malam yang gelap, kita melihat lampu Natal, tapi kita tidak melihat pohon yang membungkusnya. Tapi bentuk lampu menunjukkan bentuk pohon itu.” Sama halnya dengan arus bintang—orbitnya mengungkapkan materi gelap.

Selain mengukur kecepatannya, para astronom dapat menggunakan pengamatan ini untuk menghitung komposisi kimia bintang, dan memberi tahu kita di mana mereka dilahirkan. Profesor Alex JV mengatakan: Universitas Chicago, rekan penulis studi. “Dua jenis aliran ini memberikan wawasan berbeda tentang sifat materi gelap.”

Gangguan pasang surut sepuluh gugus bola di Bima Sakti selama 8 miliar tahun. Partikel merah menunjukkan materi gelap yang mensimulasikan Bima Sakti, sedangkan partikel hijau menunjukkan gugus bola yang terganggu. Bintang-bintang dari gugus bola yang terputus membentuk aliran bintang panjang yang mengikuti orbit. Para astronom menggunakan aliran ini untuk mengukur distribusi massa dan aglomerasi materi gelap di Bima Sakti, serta sejarah pertambahan galaksi kita. Kredit: Dennis Erkell, Kolaborasi S5

Menurut Profesor Lee, pengamatan baru ini diperlukan untuk menentukan bagaimana galaksi Bima Sakti kita berasal dari alam semesta pasca-fitur. ledakan besar. “Bagi saya, itu salah satu pertanyaan paling menarik, pertanyaan tentang asal usul kita yang sebenarnya,” katanya kepada saya. “Itulah mengapa kami membangun S5 dan membangun kolaborasi internasional untuk mengatasi hal ini.”

Komponen kunci keberhasilan S5 adalah umpan balik dari misi luar angkasa Eropa Gaia. “Gaia telah memberi kami pengukuran fantastis dari posisi dan gerakan bintang, yang penting untuk mengidentifikasi anggota arus bintang,” kata Dr Sergei Koposov, seorang pembaca di Observational Astronomy di University of Edinburgh dan salah satu penulis studi.

Ini terjadi setelah satu massa globular pecah dalam aliran pasang surut selama 8 miliar tahun. Partikel merah menunjukkan materi gelap galaksi besar sedangkan partikel hijau menunjukkan massa globular yang tidak bergerak. Bintang yang dekat dengan nenek moyang membentuk bentuk “S” yang berbeda karena efek gravitasi dari gugus bola. Kredit: Dennis Erkell, Kolaborasi S5

Tim Lee berencana untuk menghasilkan lebih banyak pengukuran arus bintang di Bima Sakti. Sementara itu, dia senang dengan hasil ini sebagai titik awal. “Selama dekade berikutnya, akan ada banyak studi khusus yang mengamati arus bintang,” kata Lee. “Kami adalah pengusaha dan pionir jalan dalam perjalanan ini. Ini akan sangat menarik!”

Hasilnya telah diterima untuk dipublikasikan di American Astronomical Society Jurnal Astrofisika.

Referensi: “S5: Karakteristik Tropis dan Kimia dari Satu Lusin Arus Bintang” Oleh Ting S. Lee, Alexander BJ, Andrew B. Pace, Dennis Erkal, Sergey E. Koposov, Kapal Nora, Gary S. Da Costa, Lara R. Cullinan , Keller Cohn, Geriant F. Lewis, Dougal Mackie, Jeffrey D. Simpson, Daniel B. Zucker, Peter S. Ferguson, Sarah L. Martell, Joss Bland Hawthorne, Eduardo Balbinot, Kian Tavangar, Alex Drilka-Wagner, Jayande MD Silva , Joshua de Simon, Kolaborasi S5, Diterima , Jurnal Astrofisika.
arXiv: 2110.06950