Astronomer har oppdaget den første kulehopstrømmen utenfor Melkeveien – kalt Oyashio

Hvor den ble funnet: Den ultradiffuse galaksen UGC 9050-Dw1

Strømmen befinner seg i UGC 9050-Dw1, en ultradiffus galakse (UDG) – en type svak dverggalakse med lav overflatelysstyrke . UDG-er antas å være ekstremt rike på mørk materie, noe som gjør dem til ideelle mål for å studere denne gåtefulle substansen .

• Vertsgalakse: UGC 9050-Dw1
• Avstand: ~115 millioner lysår (35,2 megaparsek) fra Jorden
• Usikkerhet i avstandsmåling: 35,2 ± 2,5 Mpc

Hvordan den ble identifisert: Arkivdata fra Hubble + nye øyne

Strømmen var så svak at vanlige undersøkelser overså den fullstendig. Gjennombruddet kom da et team ledet av doktorgradsstudent Julie Kiel Holm (Niels Bohr Instituttet) og førsteamanuensis Sarah Pearson (DTU Space) på nytt analyserte arkiverte bilder fra Hubble-romteleskopet ved hjelp av avanserte bildeteknikker .

Det de fant var en ekstremt tynn, buet struktur som strekker seg omtrent 2 kiloparsek (omtrent 6.500 lysår) fra en kompakt kulehop-kandidat . Den smale, avlange formen og justeringen med den gjenværende hopen bekreftet at det var en tidevanns-stjerne-strøm – stjerner som blir revet løs av vertsgalaksens tyngdekraft .

Strømmen ble kalt Oyashio, etter en kald havstrøm i Nord-Stillehavet, i tråd med en konvensjon om å navngi ekstragalaktiske strømmer etter havstrømmer .

Hvorfor Oyashio er viktig: Et nytt vindu mot mørk materie

En stjerne-strøm er som et kosmisk brødsmule-spor. Fordi alle stjernene i strømmen beveger seg langs nesten samme bane, kartlegger strømmens form, bredde og krumning direkte gravitasjonsfeltet til vertsgalaksen . Astronomer kan modellere denne banen for å måle galaksens massefordeling – inkludert den usynlige mørke materien.

• Første ekstragalaktiske anvendelse: Hundrevis av kulehop-strømmer er kjent i Melkeveien og har blitt brukt til å kartlegge vår egen galakses mørk materie-halo. Oyashio beviser at denne teknikken fungerer for galakser langt utenfor vår egen .
• Testing av mørk materie-rike UDG-er: Ultradiffuse galakser som UGC 9050-Dw1 antas å være dominert av mørk materie. Oyashio gir en direkte, kvantitativ måte å teste hvor mye mørk materie galaksen inneholder og hvordan den er fordelt, noe som gir nye begrensninger for modeller av galakse-dannelse .
• Generativ strøm-modellering: Teamet brukte dynamiske modeller tilpasset direkte til strømmens form for å bestemme massen til den opprinnelige kulehopen og presentere den første strømbaserte begrensningen av mørk materie-haloen for en ultradiffus galakse .

Som astrofysiker Tjitske Starkenburg fra Northwestern University, en medforfatter av studien, forklarte: «Stjernene i en stjerne-strøm beveger seg alle langs nesten samme bane, og den banen formes av galaksens tyngdekraft.» Ved å modellere denne tyngdekraften kan forskere estimere galaksens totale masse, og avgjørende, hvor mye av den massen som er mørk materie .

Hva skjer nå?

Oyashio er bare begynnelsen. Astronomer forventer at mange flere ekstragalaktiske stjerne-strømmer venter på å bli oppdaget i eksisterende og fremtidige teleskoparkiver – spesielt med James Webb-romteleskopet og neste generasjons observatorier. Hver nye strøm vil gi en ny mulighet til å veie den usynlige materien som former galakser .

«Vi har oppdaget en kulehop-stjerne-strøm i en annen galakse. Dette er første gang en slik strøm er observert utenfor vår egen galakse, Melkeveien, noe som gjør oppdagelsen spesielt spennende,» sa Holm .