Oyashio: Pierwszy strumień gromady kulistej poza Drogą Mleczną – nowe okno na ciemną materię

Gdzie go znaleziono: Ultrarozproszona galaktyka UGC 9050-Dw1

Strumień znajduje się w galaktyce UGC 9050-Dw1, czyli tzw. galaktyce ultrarozproszonej (UDG) – słabym, karłowatym typie galaktyki o bardzo niskiej jasności powierzchniowej . Uważa się, że UDG są niezwykle bogate w ciemną materię, co czyni je idealnymi celami do jej badania .

• Galaktyka macierzysta: UGC 9050-Dw1
• Odległość: ~115 milionów lat świetlnych (35,2 megaparseka) od Ziemi
• Niepewność pomiaru odległości: 35,2 ± 2,5 Mpc

Jak go zidentyfikowano: Archiwalne dane Hubble’a + świeże spojrzenie

Strumień był tak słaby, że standardowe przeglądy nieba całkowicie go przeoczyły. Przełom nastąpił, gdy zespół pod kierownictwem doktorantki Julie Kiel Holm (Instytut Nielsa Bohra) i profesor nadzwyczajnej Sarah Pearson (DTU Space) ponownie przeanalizował archiwalne zdjęcia z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a przy użyciu zaawansowanych technik przetwarzania obrazu .

Odkryto niezwykle cienką, zakrzywioną strukturę rozciągającą się na około 2 kiloparseki (około 6 500 lat świetlnych) od zwartej gromady kulistej . Jej wąski, wydłużony kształt i dopasowanie do pozostałej gromady potwierdziły, że jest to pływowy strumień gwiezdny – gwiazdy odrywane przez grawitację galaktyki macierzystej .

Nazwę Oyashio nadano mu od zimnego prądu oceanicznego na północnym Pacyfiku, zgodnie z konwencją nazywania pozagalaktycznych strumieni od prądów morskich .

Dlaczego Oyashio jest ważne: Nowe okno na ciemną materię

Gwiezdny strumień jest jak kosmiczny szlak z okruszków chleba. Ponieważ wszystkie gwiazdy w strumieniu poruszają się po prawie tej samej orbicie, jego kształt, szerokość i krzywizna bezpośrednio odzwierciedlają całkowite pole grawitacyjne galaktyki macierzystej . Astronomowie mogą modelować tę orbitę, aby zmierzyć rozkład masy galaktyki – w tym jej niewidzialny składnik ciemnej materii.

• Pierwsze zastosowanie pozagalaktyczne: W Drodze Mlecznej znanych jest setki strumieni gromad kulistych, które wykorzystano do mapowania jej halo ciemnej materii. Oyashio udowadnia, że ta technika może działać w przypadku galaktyk daleko poza naszą własną .
• Testowanie bogatych w ciemną materię UDG: Uważa się, że ultrarozproszone galaktyki, takie jak UGC 9050-Dw1, są zdominowane przez ciemną materię. Oyashio dostarcza bezpośredniego, ilościowego sposobu na sprawdzenie, ile ciemnej materii zawiera galaktyka i jak jest ona rozmieszczona, co stawia nowe ograniczenia dla modeli formowania się galaktyk .
• Generatywne modelowanie strumieni: Zespół wykorzystał modele dynamiczne dopasowane bezpośrednio do kształtu strumienia, aby określić masę macierzystej gromady kulistej i przedstawić pierwsze ograniczenia dotyczące halo ciemnej materii dla galaktyki ultrarozproszonej uzyskane na podstawie strumienia .

Jak wyjaśniła astrofizyczka z Northwestern University Tjitske Starkenburg, współautorka badania: „Gwiazdy w gwiezdnym strumieniu poruszają się po prawie tej samej orbicie, a orbita ta jest kształtowana przez grawitację galaktyki”. Modelując tę grawitację, naukowcy szacują całkowitą masę galaktyki, a przede wszystkim to, jaka część tej masy to ciemna materia .

Co dalej

Oyashio to dopiero początek. Astronomowie spodziewają się, że w istniejących i przyszłych archiwach teleskopów – zwłaszcza Teleskopu Kosmicznego Jamesa Webba i nowej generacji obserwatoriów – czeka na odkrycie wiele innych pozagalaktycznych strumieni gwiezdnych. Każdy nowy strumień będzie kolejną szansą na zważenie niewidzialnej materii, która kształtuje galaktyki .

„Odkryliśmy gwiezdny strumień gromady kulistej w innej galaktyce. To pierwszy raz, kiedy taki strumień został zaobserwowany poza naszą własną galaktyką, Drogą Mleczną, co czyni to odkrycie szczególnie ekscytującym” – powiedziała Holm .