Første stjernestrøm fra en kuglehob opdaget uden for Mælkevejen – ny vej til at kortlægge mørkt stof

Sådan blev den fundet i arkivdata fra Hubble

Strømmen blev opdaget i eksisterende billeder fra Hubble-rumteleskopets Advanced Camera for Surveys (ACS), som oprindeligt var optaget til andre formål . Forskergruppen gennemgik arkivdata for at lede efter tegn på forstyrret morfologi omkring UGC 9050-Dw1 – en galakse, der allerede var kendt for at være usædvanlig rig på kuglehobe (omkring 52 ± 12 identificeret) og for at have en tidevandsvimpel fra tidligere vekselvirkninger . Holdet bemærkede en langstrakt, tynd stjernestruktur, der strakte sig væk fra en af galaksens kuglehobe, hvilket passede med signaturen fra en tidevandsstrøm . Astrofysiker Catherine Fielder fra Northwestern University var en del af det tidligere arbejde med at karakterisere galaksens kuglehobepopulation .

UGC 9050-Dw1 er en ultradiffus galakse (UDG), en type galakse med meget lav overfladelysstyrke. Den har et usædvanligt stort antal kuglehobe – omkring 20 % af dens samlede lys kommer fra disse tætte stjernehobe .

Hvordan stjernestrømme afslører mørkt stof

En stjernestrøms morfologi – dens bredde, krumning og eventuelle huller eller slyngninger langs dens længde – afspejler direkte det tyngdefelt, den bevæger sig igennem . Hvis mørkt stof er 'koldt' og klumpet, vil strømme blive forstyrret af mange undergrupper med lav masse, hvilket skaber karakteristiske huller og knæk. Hvis mørkt stof er varmt eller har andre egenskaber, ændres undergruppepopulationen, hvilket giver forskellige strømformer. Ved at modellere den observerede strøm i UGC 9050-Dw1 er holdet begyndt at teste modeller for mørkt stof ved afstande, der tidligere var umulige .

Ved hjælp af en generativ modelleringsmetode kaldet X-Stream tilpassede holdet direkte dynamiske modeller til strømmens form for at fastlægge massen af den oprindelige kuglehob og præsenterede den første strømbaserede begrænsning af en mørk stof-halo for en ultradiffus galakse . Arbejdet tyder på, at UGC 9050-Dw1 har en mørk stof-halo med specifikke strukturelle egenskaber .

Den kommende revolution: Roman, Euclid og Rubin

Holdet forventer, at denne opdagelse kun er begyndelsen. Kommende missioner vil dramatisk udvide jagten:

• Nancy Grace Roman-rumteleskopet (NASA) – Med sin 200-megapixel vidvinkelkamera kan Roman fotografere hele nærliggende galakser i ét billede og opløse tynde stjernestrømme, der ville kræve hundredvis af Hubble-billeder at dække . Roman er specifikt designet til at studere stjernestrømme og forventes at finde snesevis af strømme fra kuglehobe i andre galakser . En NASA Science-artikel bemærker, at Roman 'vil være et fremragende værktøj til at finde tynde stjernestrømme' uden for Mælkevejen for første gang .
• Euclid (ESA) – Dens brede optiske og nær-infrarøde kortlægning vil kortlægge tidevandsstrukturer uden for vores galakse over store himmelområder og komplementere Romans dybere, mere målrettede observationer .
• Vera C. Rubin-observatoriet (LSST) – Simuleringer viser, at LSST alene kan observere 1.000 eller flere stjerner i 40–100 stjernestrømme fra kuglehobe uden for Mælkevejen .

Europæiske Forskningsråd-finansierede projekter som BeyondSTREAMS og EXTRADARK er allerede i gang med at udvikle de teoretiske rammer, der er nødvendige for at fortolke den store mængde data fra disse faciliteter .

Sammen vil disse observatorier forvandle den håndfuld kendte ekstragalaktiske strømme til en statistisk stikprøve, hvilket muliggør præcise målinger af mørkt stof på tværs af en bred vifte af galaksetyper og miljøer .